自己动手开发一个 Web 服务器(一)
来源:互联网 发布:重庆正大软件 编辑:程序博客网 时间:2024/05/18 09:50
《自己动手开发 Web 服务器》会分为三个部分,将介绍如何从头开发一个简易 Web 服务器。我们这就开始吧。
首先,到底什么是 Web 服务器?
HTTP请求/响应
简而言之,它是在物理服务器上搭建的一个网络连接服务器(networking server),永久地等待客户端发送请求。当服务器收到请求之后,它会生成响应并将其返回至客户端。客户端与服务器之间的通信,是以HTTP协议进行的。客户端可以是浏览器,也可以是任何支持HTTP协议的软件。
那么, Web 服务器的简单实现形式会是怎样的呢?下面是我对此的理解。示例代码使用Python语言实现,不过即使你不懂Python语言,你应该也可以从代码和下面的解释中理解相关的概念:
import socket
HOST, PORT = '', 8888
listen_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
listen_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
listen_socket.bind((HOST, PORT))
listen_socket.listen(1)
print 'Serving HTTP on port %s ...' % PORT
while True:
client_connection, client_address = listen_socket.accept()
request = client_connection.recv(1024)
print request
http_response = """\
HTTP/1.1 200 OK
Hello, World!
"""
client_connection.sendall(http_response)
client_connection.close()
将上面的代码保存为webserver1.py
,或者直接从我的Github仓库下载,然后通过命令行运行该文件:
$ python webserver1.py
Serving HTTP on port 8888 …
接下来,在浏览器的地址栏输入这个链接:http://localhost:8888/hello,然后按下回车键,你就会看见神奇的一幕。在浏览器中,应该会出现“Hello, World!”这句话:
浏览器返回“Hello World""
是不是很神奇?接下来,我们来分析背后的实现原理。
首先,我们来看你所输入的网络地址。它的名字叫URL(统一资源定位符),其基本结构如下:
URL的基本结构
通过URL,你告诉了浏览器它所需要发现并连接的 Web 服务器地址,以及获取服务器上的页面路径。不过在浏览器发送HTTP请求之前,它首先要与目标 Web 服务器建立TCP连接。然后,浏览器再通过TCP连接发送HTTP请求至服务器,并等待服务器返回HTTP响应。当浏览器收到响应的时候,就会在页面上显示响应的内容,而在上面的例子中,浏览器显示的就是“Hello, World!”这句话。
那么,在客户端发送请求、服务器返回响应之前,二者究竟是如何建立起TCP连接的呢?要建立起TCP连接,服务器和客户端都使用了所谓的套接字(socket)。接下来,我们不直接使用浏览器,而是在命令行使用telnet
手动模拟浏览器。
在运行 Web 服务器的同一台电脑商,通过命令行开启一次telnet
会话,将需要连接的主机设置为localhost
,主机的连接端口设置为8888
,然后按回车键:
$ telnet localhost 8888Trying 127.0.0.1 …Connected to localhost.
完成这些操作之后,你其实已经与本地运行的 Web 服务器建立了TCP连接,随时可以发送和接收HTTP信息。在下面这张图片里,展示的是服务器接受新TCP连接所需要完成的标准流程。
服务器接受TCP连接的标准流程
在上面那个telnet
会话中,我们输入GET /hello HTTP/1.1
,然后按下回车:
$ telnet localhost 8888Trying 127.0.0.1 …Connected to localhost.GET /hello HTTP/1.1HTTP/1.1 200 OKHello, World!
你成功地手动模拟了浏览器!你手动发送了一条HTTP请求,然后收到了HTTP响应。下面这幅图展示的是HTTP请求的基本结构:
HTTP请求的基本结构
HTTP请求行包括了HTTP方法(这里使用的是GET
方法,因为我们希望从服务器获取内容),服务器页面路径(/hello
)以及HTTP协议的版本。
为了尽量简化,我们目前实现的 Web 服务器并不会解析上面的请求,你完全可以输入一些没有任何意义的代码,也一样可以收到"Hello, World!"响应。
在你输入请求代码并按下回车键之后,客户端就将该请求发送至服务器了,服务器则会解析你发送的请求,并返回相应的HTTP响应。
下面这张图显示的是服务器返回至客户端的HTTP响应详情:
HTTP响应解析
我们来分析一下。响应中包含了状态行HTTP/1.1 200 OK
,之后是必须的空行,然后是HTTP响应的正文。
响应的状态行HTTP/1.1 200 OK
中,包含了HTTP版本、HTTP状态码以及与状态码相对应的原因短语(Reason Phrase)。浏览器收到响应之后,会显示响应的正文,这就是为什么你会在浏览器中看到“Hello, World!”这句话。
这就是 Web 服务器基本的工作原理了。简单回顾一下: Web 服务器首先创建一个侦听套接字(listening socket),并开启一个永续循环接收新连接;客户端启动一个与服务器的TCP连接,成功建立连接之后,向服务器发送HTTP请求,之后服务器返回HTTP响应。要建立TCP连接,客户端和服务器都使用了套接字。
现在,你已经拥有了一个基本可用的简易 Web 服务器,你可以使用浏览器或其他HTTP客户端进行测试。正如上文所展示的,通过telnet
命令并手动输入HTTP请求,你自己也可以成为一个HTTP客户端。
下面给大家布置一道思考题:如何在不对服务器代码作任何修改的情况下,通过该服务器运行Djando应用、Flask应用和Pyramid应用,同时满足这些不同网络框架的要求?
答案将在《自己动手开发 Web 服务器》系列文章的第二部分揭晓。
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