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最值得关注的10个C开源项目之Webbench源码分析

来源：互联网 发布：华夏名网域名注册 编辑：程序博客网 时间：2024/06/06 00:34

Webbench

Webbench是一个在linux下使用的非常简单的网站压测工具。它使用fork()模拟多个客户端同时访问我们设定的URL，测试网站在压力下工作的性能，最多可以模拟3万个并发连接去测试网站的负载能力。Webbench使用C语言编写, 代码实在太简洁，源码加起来不到600行。整个源码分析主要的分析都被我加在了代码的后面中文注释中，欢迎讨论~

webbench压测的命令：

webbench -c 300 -t 10 url

其中：-c  300 表示并发数（可以了理解成客户端），

        -t   10表示时间（秒）

        url   想要压测的url

下载链接：http://home.tiscali.cz/~cz210552/webbench.html


整个代码的流程图如下：



一、首先我们从主函数入手，前面几个都是初始化变量，没什么好说的，出现了一个getopt_long函数，应该有些人没有用过这个函数，我先来分析下这个函数吧~

  int getopt_long(int argc, char * const argv[],const char *optstring,const struct option *longopts, int *longindex);
  
  1、前两个参数，就是main函数的argc和argv，这两者直接传入即可，
  2、optstring的格式举例说明比较方便，例如：char *optstring = "abcd:";
上面这个optstring在传入之后，getopt函数将依次检查命令行是否指定了 -a， -b， -c及 -d，（这需要多次调用getopt函数，直到其返回-1），当检查到上面某一个参数被指定时，函数会返回被指定的参数名称（即该字母），最后一个参数d后面带有冒号，: 表示参数d是可以指定值的，如 -d 100 或 -d user。

  3、longopts指向的是一个由option结构体组成的数组，那个数组的每个元素，指明了一个“长参数”（即形如--name的参数）名称和性质：
           struct option {
               const char *name;
               int         has_arg;
               int        *flag;
               int         val;
           };

       name  是参数的名称
       has_arg 指明是否带参数值，其数值可选：
              no_argument (即 0) 表明这个长参数不带参数（即不带数值，如：--name）
              required_argument (即 1) 表明这个长参数必须带参数（即必须带数值，如：--name Bob）
              optional_argument（即2）表明这个长参数后面带的参数是可选的，（即--name和--name Bob均可）

       flag   当这个指针为空的时候，函数直接将val的数值从getopt_long的返回值返回出去，当它非空时，val的值会被赋到flag指向的整型数中，而函数返回值为0

       val    用于指定函数找到该选项时的返回值，或者当flag非空时指定flag指向的数据的值。

[cpp] view plaincopy
  1. static const struct option long_options[]=  
  2. {  
  3.  {"force",no_argument,&force,1},  
  4.  {"reload",no_argument,&force_reload,1},  
  5.  {"time",required_argument,NULL,'t'},               //bench的测试时间 默认为30s  
  6.  {"help",no_argument,NULL,'?'},  
  7.  {"http09",no_argument,NULL,'9'},  
  8.  {"http10",no_argument,NULL,'1'},  
  9.  {"http11",no_argument,NULL,'2'},  
  10.  {"get",no_argument,&method,METHOD_GET},  
  11.  {"head",no_argument,&method,METHOD_HEAD},  
  12.  {"options",no_argument,&method,METHOD_OPTIONS},  
  13.  {"trace",no_argument,&method,METHOD_TRACE},  
  14.  {"version",no_argument,NULL,'V'},  
  15.  {"proxy",required_argument,NULL,'p'},  
  16.  {"clients",required_argument,NULL,'c'},  
  17.  {NULL,0,NULL,0}  
  18. };  
4、option_index指向的变量将记录当前找到参数符合longopts里的第几个元素的描述，即是longopts的下标值。

例如对于

[cpp] view plaincopy
  1. while ( (opt = getopt_long(argc, argv, optstring, long_options, &option_index)) != -1)    
  2.    {    
  3.         printf("opt = %c\n", opt);           //被指定的参数名称（即该字母）  
  4.         printf("optarg = %s\n", optarg);     //optarg为参数的指定值  
  5.         printf("optind = %d\n", optind);          //下一个将被处理到的参数在argv中的下标值。  
  6.         printf("argv[optind - 1] = %s\n",  argv[optind - 1]);    
  7.         printf("option_index = %d\n", option_index);          //它指向的变量将记录当前找到参数符合longopts里的第几个元素的描述，即是longopts的下标值。  
  8.    }    


输入命令行test_getopt_long  -reqarg 100

输出：
opt = reqarg 
optarg = 100  
optind = 3  
argv[optind - 1] = 100  


二、build_request函数
目的是对url进行处理，得到host，proxyport，request
其中request就是之后利用socket与host通信所要发送的报文。

[cpp] view plaincopy
  1. void build_request(const char *url)  
  2. {  
  3.   char tmp[10];  
  4.   int i;  
  5.   
  6.   bzero(host,MAXHOSTNAMELEN);    //置host字符串前MAXHOSTNAMELEN个字节为零且包括‘\0’。  
  7.   bzero(request,REQUEST_SIZE);  
  8.   
  9.   if(force_reload && proxyhost!=NULL && http10<1) http10=1;  
  10.   if(method==METHOD_HEAD && http10<1) http10=1;  
  11.   if(method==METHOD_OPTIONS && http10<2) http10=2;  
  12.   if(method==METHOD_TRACE && http10<2) http10=2;  
  13.   
  14.   switch(method)  
  15.   {  
  16.       default:  
  17.       case METHOD_GET: strcpy(request,"GET");break;  
  18.       case METHOD_HEAD: strcpy(request,"HEAD");break;  
  19.       case METHOD_OPTIONS: strcpy(request,"OPTIONS");break;  
  20.       case METHOD_TRACE: strcpy(request,"TRACE");break;  
  21.   }  
  22.             
  23.   strcat(request," ");  
  24.   
  25.   if(NULL==strstr(url,"://"))  
  26.   {  
  27.       fprintf(stderr, "\n%s: is not a valid URL.\n",url);  
  28.       exit(2);  
  29.   }  
  30.   if(strlen(url)>1500)  
  31.   {  
  32.          fprintf(stderr,"URL is too long.\n");  
  33.      exit(2);  
  34.   }  
  35.   if(proxyhost==NULL)  
  36.        if (0!=strncasecmp("http://",url,7))   
  37.        {   
  38.              fprintf(stderr,"\nOnly HTTP protocol is directly supported, set --proxy for others.\n");  
  39.              exit(2);  
  40.            }  
  41.   /* protocol/host delimiter */  
  42.   i=strstr(url,"://")-url+3;                              //找到url中：'//'的出现的位置  
  43.   /* printf("%d\n",i); */  
  44.   
  45.   if(strchr(url+i,'/')==NULL) {                                                                                     //判断url中除去http://后是否存在'/'  
  46.             fprintf(stderr,"\nInvalid URL syntax - hostname don't ends with '/'.\n");  
  47.             exit(2);  
  48.                               }  
  49.   if(proxyhost==NULL)                                                                                       //if里面都是为了获取端口号 主机名 和 request  
  50.   {                                                                                                         //比如url="http://localhost:12345/test";                                                                              //if运行结束后 proxyport=12345，host=localhost  
  51.    /* get port from hostname */  
  52.    if(index(url+i,':')!=NULL &&  
  53.       index(url+i,':')<index(url+i,'/'))                                                   
  54.    {  
  55.        strncpy(host,url+i,strchr(url+i,':')-url-i);        //char *strncpy(char *destin, char *source, int                            
  56.                                   //maxlen)，把src所指由NULL结束的字符串的前n个字节复制到dest所指的数组中。  
  57.        bzero(tmp,10);  
  58.        strncpy(tmp,index(url+i,':')+1,strchr(url+i,'/')-index(url+i,':')-1);  
  59.        /* printf("tmp=%s\n",tmp); */  
  60.        proxyport=atoi(tmp);  
  61.        if(proxyport==0) proxyport=80;  
  62.    } else  
  63.    {  
  64.      strncpy(host,url+i,strcspn(url+i,"/"));  
  65.    }  
  66.    // printf("Host=%s\n",host);  
  67.    strcat(request+strlen(request),url+i+strcspn(url+i,"/"));  
  68.   } else  
  69.   {  
  70.    // printf("ProxyHost=%s\nProxyPort=%d\n",proxyhost,proxyport);  
  71.    strcat(request,url);  
  72.   }  
  73.   if(http10==1)  
  74.       strcat(request," HTTP/1.0");  
  75.   else if (http10==2)  
  76.       strcat(request," HTTP/1.1");  
  77.   strcat(request,"\r\n");  
  78.   if(http10>0)  
  79.       strcat(request,"User-Agent: WebBench "PROGRAM_VERSION"\r\n");  
  80.   if(proxyhost==NULL && http10>0)  
  81.   {  
  82.       strcat(request,"Host: ");  
  83.       strcat(request,host);  
  84.       strcat(request,"\r\n");  
  85.   }  
  86.   if(force_reload && proxyhost!=NULL)  
  87.   {  
  88.       strcat(request,"Pragma: no-cache\r\n");  
  89.   }  
  90.   if(http10>1)  
  91.       strcat(request,"Connection: close\r\n");  
  92.   /* add empty line at end */  
  93.   if(http10>0) strcat(request,"\r\n");   
  94.   // printf("Req=%s\n",request);  
  95. }  


三、bench函数  
该函数主要采用fork出子进程来测试网站，并且利用主进程来读取所有子进程写入的数据，每个子进程调用benchcore函数来测试存到全局变量speed faulted，
最后主进程汇总各个子线程的数据显示出来~

[cpp] view plaincopy
  1. /* vraci system rc error kod */  
  2. static int bench(void)  
  3. {  
  4.   int i,j,k;      
  5.   pid_t pid=0;  
  6.   FILE *f;  
  7.   
  8.   /* check avaibility of target server */  
  9.   i=Socket(proxyhost==NULL?host:proxyhost,proxyport);       //测试网站是否能连  
  10.   if(i<0) {   
  11.        fprintf(stderr,"\nConnect to server failed. Aborting benchmark.\n");  
  12.            return 1;  
  13.          }  
  14.   close(i);  
  15.   /* create pipe */  
  16.   if(pipe(mypipe))  
  17.   {  
  18.       perror("pipe failed.");  
  19.       return 3;  
  20.   }  
  21.   
  22.   /* not needed, since we have alarm() in childrens */  
  23.   /* wait 4 next system clock tick */  
  24.   /* 
  25.   cas=time(NULL); 
  26.   while(time(NULL)==cas) 
  27.         sched_yield(); 
  28.   */  
  29.   
  30.   /* fork childs */  
  31.   for(i=0;i<clients;i++)  
  32.   {  
  33.        pid=fork();     //　1)在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID;  
  34.                       //2)在子进程中，fork返回0;  
  35.                       //　　3)如果出现错误，fork返回一个负值;  
  36.        if(pid <= (pid_t) 0)  
  37.        {  
  38.            /* child process or error*/  
  39.                sleep(1); /* make childs faster */  
  40.            break;  
  41.        }  
  42.   }  
  43.   
  44.   if( pid< (pid_t) 0)  
  45.   {  
  46.           fprintf(stderr,"problems forking worker no. %d\n",i);  
  47.       perror("fork failed.");  
  48.       return 3;  
  49.   }  
  50.   
  51.   if(pid== (pid_t) 0)  
  52.   {  
  53.     /* I am a child */  
  54.     if(proxyhost==NULL)  
  55.       benchcore(host,proxyport,request);          //bench的核心代码 子进程进入此函数测试网站，直到benchtime耗完为止  
  56.          else  
  57.       benchcore(proxyhost,proxyport,request);  
  58.   
  59.          /* write results to pipe */  
  60.      f=fdopen(mypipe[1],"w");  
  61.      if(f==NULL)  
  62.      {  
  63.          perror("open pipe for writing failed.");  
  64.          return 3;  
  65.      }  
  66.      /* fprintf(stderr,"Child - %d %d\n",speed,failed); */  
  67.      fprintf(f,"%d %d %d\n",speed,failed,bytes);        //各个子进程往pipe中写入测试结果  
  68.      fclose(f);  
  69.      return 0;  
  70.   } else  
  71.   {  
  72.       f=fdopen(mypipe[0],"r");  
  73.       if(f==NULL)   
  74.       {  
  75.           perror("open pipe for reading failed.");  
  76.           return 3;  
  77.       }  
  78.       setvbuf(f,NULL,_IONBF,0);        //setvbuf 就是设置文件流的buffer配置，如setvbuf(input, bufr, _IOFBF, 512)是设置 input这个文件流使用 bufr   
  79.                       //所指的512个字节作为 input文件的buffer, 当你操作input文件时，数据都会暂存在 bufr   
  80.                       //里面,每次读input时，系统会一次性读512字节到bufr里暂存。  
  81.       speed=0;  
  82.           failed=0;  
  83.           bytes=0;  
  84.   
  85.       while(1)  
  86.       {  
  87.           pid=fscanf(f,"%d %d %d",&i,&j,&k);        //主进程从pipe中读取每个子进程写的数据分别读取到i,j,k中，由于pipe在空时，会被阻塞  
  88.           if(pid<2)  
  89.                   {  
  90.                        fprintf(stderr,"Some of our childrens died.\n");  
  91.                        break;  
  92.                   }  
  93.           speed+=i;  
  94.           failed+=j;  
  95.           bytes+=k;  
  96.           /* fprintf(stderr,"*Knock* %d %d read=%d\n",speed,failed,pid); */  
  97.           if(--clients==0) break;            //当读取完所有子进程写入的结果后 主进程结束  
  98.       }  
  99.       fclose(f);  
  100.   
  101.   printf("\nSpeed=%d pages/min, %d bytes/sec.\nRequests: %d susceed, %d failed.\n",  
  102.           (int)((speed+failed)/(benchtime/60.0f)),  
  103.           (int)(bytes/(float)benchtime),  
  104.           speed,  
  105.           failed);                              //输出所有子进程记录数据之和的结果  
  106.   }  
  107.   return i;  
  108. }  


四、benchcore函数  
该函数主要采用socket连接、发送request、接收来测试网站，测试结果存在全局变量speed faulted，bytes
定时时间结束则退出函数~

其中关于sigaction函数的使用：
int sigaction(int signo,const struct sigaction *restrict act,struct sigaction *restrict oact);
其中signo的信息可参考：http://blog.csdn.net/liucimin/article/details/40507443

其中结构sigaction定义如下：

[cpp] view plaincopy
  1. struct sigaction{  
  2.   void (*sa_handler)(int);  
  3.    sigset_t sa_mask;  
  4.   int sa_flag;  
  5.   void (*sa_sigaction)(int,siginfo_t *,void *);  
  6. };   

sa_handler字段包含一个信号捕捉函数的地址
sa_flag标志。

[cpp] view plaincopy
  1. void benchcore(const char *host,const int port,const char *req)  
  2. {  
  3.  int rlen;  
  4.  char buf[1500];  
  5.  int s,i;  
  6.    
  7.   
  8.  struct sigaction sa;  
  9.   
  10.  /* setup alarm signal handler */                                      //设定定时器，该进程benchtime之后结束测试  
  11.  sa.sa_handler=alarm_handler;  
  12.  sa.sa_flags=0;  
  13.  if(sigaction(SIGALRM,&sa,NULL))                    //通过信号设置时间结束后全局变量timerexpired的值  
  14.     exit(3);  
  15.  alarm(benchtime);                                  //alarm也称为闹钟函数，它可以在进程中设置一个定时器，当定时器指定的时间到时  
  16.                                                     //，它向进程发送SIGALRM信号。如果忽略或者不捕获此信号  
  17.                                                     //，则其默认动作是终止调用该alarm函数的进程。  
  18.   
  19.  rlen=strlen(req);  
  20.  nexttry:while(1)  
  21.  {  
  22.     if(timerexpired)                            //到点后结束函数  
  23.     {  
  24.        if(failed>0)  
  25.        {  
  26.           /* fprintf(stderr,"Correcting failed by signal\n"); */  
  27.           failed--;  
  28.        }  
  29.        return;  
  30.     }  
  31.     s=Socket(host,port);                          //Socket是头文件中自己写的函数，返回socket连接后的结果  
  32.     if(s<0) { failed++;continue;}   
  33.     if(rlen!=write(s,req,rlen)) {failed++;close(s);continue;}       //往服务器发request  
  34.     if(http10==0)   
  35.         if(shutdown(s,1)) { failed++;close(s);continue;}  
  36.     if(force==0)                                  
  37.     {  
  38.             /* read all available data from socket */  
  39.         while(1)                                          
  40.         {  
  41.               if(timerexpired) break;   
  42.           i=read(s,buf,1500);                       //成功返回读取的字节数，出错返回-1并设置errno，如果在调read之前已到达文件末尾，则这次read返回0  
  43.               /* fprintf(stderr,"%d\n",i); */  
  44.           if(i<0)                          //读取失败 failed++,重新发送request读数据  
  45.               {   
  46.                  failed++;  
  47.                  close(s);  
  48.                  goto nexttry;  
  49.               }  
  50.            else  
  51.                if(i==0) break;           
  52.                else  
  53.                    bytes+=i;  
  54.         }  
  55.     }  
  56.     if(close(s)) {failed++;continue;}  
  57.     speed++;  
  58.  }  
  59. }  


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