Туториал по написанию собственного веб-сервера
Интернет играет в нашей жизни большую роль. Мы берем почту, узнаем свежую информацию, отлавливаем своих знакомых через ICQ… Но что ассоциируется со словом Интернет у большинства людей в первую очередь? Сайты. Многие при слове «Интернет» вспоминают свои любимые сайты, а некоторые (не слишком продвинутые) ставят знак равенства между WWW и Интернетом, хотя в последнем есть много другого интересного: email, IRC, p2p-сети, MUD’ы и так далее. Но World Wide Web играет доминирующую роль .
В основе WWW лежит протокол HyperText Transfer Protocol. Надо сказать, что HTTP может использоваться не только для передачи сайтов, но и для передачи всего чтобы то ни было. С помощью протокола HTTP мы можем скачать, например, недавно вышедший фильм или свежие mp3 :). В p2p-сетях HTTP-протокол применяется именно в этих целях.
В данном пособии мы рассмотрим, как написать простой веб-сервер. Я предполагаю, что вы знакомы с основами программирования winsock и умеете создавать сокеты и коннектиться к чему-нибудь :).
Основы HyperText Transfer Protocol
Идея HTTP довольно проста. Клиент шлет запрос серверу, тот рассматривает его и шлет соответствующий ответ. Ответом может быть запрошенный файл, сообщение о том, что такого файла на сервере нет или что-то еще. Примерная структура запроса следующая:
— вид запроса. Основных два: GET и POST. Друг от друга они отличаются, главным образом, способом передачи дополнительной информации, отсылающейся вместе с запросом. В этом туториале мы рассмотрим только метод GET — функционально он похож на POST, но несколько проще. О методе POST я расскажу во второй части данного туториала, если, конечно, таковая вообще появится на свет :).
— это два байта 0Dh, 0Ah, несомненно, хорошо знакомые всем ассемблерщикам :).
Таким образом, с методом мы определились. На данный момент запрос, который мы (в качестве клиента) должны будем послать серверу выглядит так:
Теперь нам нужно задать . Возьмем типичную ссылка на одном из лучших сайтов по программированию в Рунете WASM.RU (немного рекламы не помешает 🙂 ):
Здесь «http://» указывает на то, что используется протокол HTTP, «www.wasm.ru» говорит о том, что необходимо подсоединиться к сайту www.wasm.ru, а все, что идет после знака вопроса — это дополнительные параметры страницы. Последние используются не всегда и не на всех сайтах.
Предположим, что мы подсоединились к www.wasm.ru и хотим получить article.php с необходимыми параметрами. Очевидно, что раз мы уже подсоединились к данному серверу и знаем, что необходимо использовать протокол HTTP, то пересылать «http://www.wasm.ru» не нужно, а значит, мы пошлем только «/article.php?article=1016002». Теперь наш запрос к серверу выглядит так:
Теперь осталось разобраться с заголовочными полями. С их помощью клиент передает дополнительную информацию о себе или характере запроса. Например, довольно часто используемым заголовочным полем является ‘User-Agent’. Опера, скажем, шлет следующее:
User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.0; Windows 98) Opera 6.02 [en]
Другим еще более важным полем является ‘Host’. В нем задается имя веб-сервера, с которого мы хотим получить документ. «Как же так», — можете сказать вы, — «Ведь мы же уже указывали имя веб-сервера, когда создавали сокет и коннектились к нему!» Да, это так. Когда мы коннектились к серверу, мы вызвали функцию gethostbyname, которой передали имя веб-сервера, а она возвратила нам адрес структуры, содержащей адрес сервера. Дело в том, что одному IP-адресу может соответствовать несколько имен сайтов, поэтому когда веб-сервер получает запрос, он должен знать к какому сайту обращается клиент (один веб-сервер может обслуживать тысячи различных сайтов, которые физически будут расположены на одной машине с одним адресом). Для этого мы пишем в ‘Host’ адрес сайта, к которому обращаемся:
Вот как теперь выглядит наш запрос:
Надо заметить, что хотя эти и другие заголовочные поля являются очень желательными, но, строго говоря, они не являются обязательными, то есть их может и не быть. Также я хочу обратить ваше внимание на то, что за последним заголовочным файлом следуют _два_ , а не один. Это важно.
Теперь взглянем на все вышеизложенное с точки зрения веб-сервера (ведь мы же собирались писать веб-сервер, помните? 🙂 ). Он ждет, пока к нему не поступит запрос, обрабатывает его и посылает ответ, который выглядит примерно так:
Получив запрос, сервер должен выдать клиенту код ответа (это трехзначное число), а также сопутствующее ему сообщение. Например, если запрошенный документ был найден, первая строка ответа будет примерно следующей:
Если коды ответов жестко заданы стандартом (200 означает, что запрос был успешно обработан и будет возвращен соответствующий документ/информация), то зависит только от вашей фантазии (конечно, по смыслу оно должно совпадать с . Например, вместо «HTTP/1.1 200 Ok» мы можем послать «HTTP/1.1 200 You want it, you’ll get it» :).
В ответе сервера также могут быть заголовочные поля. Они содержат дополнительные сведения об ответе и данных, идущих вместе с ним. Далее я приведу важнейшие (для нас).
Content-Type — этот заголовок задает тип отдаваемых данных. Главнейшие типы заданы в стандарте, и от того, что вы напишите в данном поле, зависит поведение клиента при приеме данных. Например, если вы посылаете браузеру пользователя html-файл, то необходимо указать тип данных ‘text/html’, иначе браузер может отобразить файл неправильно, либо вообще не будет его отображать, а предложит пользователю его скачать.
Content-Length — здесь указывается длина данных (не включая сам ответ с заголовочными данными) в байтах.
Исходя из вышесказанного, ответ сервера будет выглядеть примерно так:
Если мы хотим отослать простой html-файл, то можем сократить ответ до следующего:
В результате получаем следующее. Клиент шлет запрос на получение документа, лежащего, например, в корне сервера:
Сервер получает этот запрос, обрабатывает и выдает корневую страницу:
Код приложения
Анализ кода
«Веб-сервер», чей исходный код был приведен выше, очень примитивен. Он умеет только принимать запрос и, не проверяя его на правильность, выдавать только приветственную html-страницу.
В http.asm все, я надеюсь, достаточно понятно. Мы инициализируем сокеты, создаем окно (для чего, я поясню позже), входим в цикл обработки сообщений, а перед тем, как завершить работу приложения, вызываем WSACleanup.
Самое интересное находится в http_window.asm. При обработке сообщения WM_CREATE мы создаем сокет:
А потом вызываем следующую функцию:
Вот что об этой функции говорит Platform SDK:
[ начало описания функции WSAAsynctSelect ]Функция WSAAsyncSelect указывает Windows посылать сообщения о событиях, касающихся определенного сокета.
s — Дескриптор сокета, о событиях, связанных с которым, будет сообщаться.
hWnd — Хэндл окна, которому будут посылаться эти сообщения.
wMsg — Сообщение, которое будет посылаться.
lEvent — Битовая маска, в которой задаются интересующие события.
Если вызов функции WSAAsyncSelect прошел успешно, возвращаемое значение будет равно нулю. В противном случае будет возвращено SOCKET_ERROR, а код ошибки можно будет получить, вызвав WSAGetLastError.
Учтите, что после того, как WSAAsyncSelect отошлет вам сообщение о конкретном событии, связанном с сокетом, то пока вы не предпримите определенных действий, нового сообщения о таком же событии вы не получите. Например, если вы получили сообщение FD_ACCEPT (кто-то пытается законнектиться к вам), то сообщения о другой попытки коннекта вы не получите до тех пор, пока не вызовите функцию accept.
Мы задаем WM_SOCKET, определенное в http.asm, в качестве сообщение, которое будет присылаться Windows, когда произойдет интересующее нас сообщение. Необходимая информация будет находиться в wParam (дескриптор сокета, с которым связано событие) и в lParam (в нижнем слове — код события).
Теперь, когда кто-нибудь попытаемся приконнектиться к сокету, наше окно получит соответствующее уведомление от операционной системы. Впрочем, сначала нужно ассоциировать созданный сокет с определенным адресом и портом, к которым и должны будут коннектиться посетители веб-сервера.
Веб-сервер будет «висеть» на localhost’е (т.е. на локальной машине) на 80-ом порту, который является стандартным HTTP-портом. Если в адресе сайта прямо не указан порт, то браузер будет обращаться к 80-ому порту.
Собственно, в данных строчках и содержится ответ на то, как сделать из приложения сервер (не обязательно web). Это делает функция listen.
[ начало описания функции listen ]Функция listen устанавливает сокет в состояние, в котором он слушает порт на предмет входящих соединений.
backlog — Максимальное количество входящих соединений.
Если во время вызова не произошло никакой ошибки, listen возвратит ноль. В противном случае будет возвращено значение SOCKET_ERROR, а код ошибки можно будет получить с помощью функции WSAGetLastError.
Было получено сообщение WM_SOCKET. Это значит, что произошло какое-то интересующее нас событие, связанное со слушающим сокетом.
Кто-то пытается подсоединиться к нашему веб-серверу. Вызываем функцию accept, чтобы разрешить входящее соединение.
[ начало описания функции accept ]Функция accept разрешает входящее соединение.
s — Дескриптор сокета, который ранее был помещен в состояние прослушивания с помощью функции listen. Фактическое соединение осуществляется с помощью сокета, который возвращается accept’ом.
addr — Необязательный указатель на буфер, который получит адрес того, кто пытается подсоединиться к серверу.
addrlen — Необязательный указатель на двойное слово, которое содержит длину addr.
Если не произошло никакой ошибки, accept возвратит дескриптор нового сокета, через который и будет происходить соединение.
В противном случае будет возвращен INVALID_SOCKET, а код ошибки можно будет получить с помощью функции WSAGetLastError.
Переменная, на которую указывает addrlen, вначале содержит объем, занятый структурой, на которую указывает addr. По возвращении она будет содержать длину возвращенного адреса в байтах.
Соединение разрешено, и мы вызываем функцию WSAAsyncSelect, чтобы получить соответствующее уведомление, когда можно будет читать из сокета или он будет закрыт.
Здесь все просто. Пришло сообщение о том, что можно читать из сокета, что мы и делаем. Все считанное мы выводим на консоль (интересно же, что клиент прислал). По-хорошему, здесь мы должны были бы провести синтаксический разбор запроса: выяснить, какой конкретно документ он хочет, отдать его, если такого документа нет, послать сообщение об ошибке и т.п. Но поскольку я минимализировал сервер почти до предела в плане функциональности :), ничего этого здесь нет. Вместо этого мы шлем клиенту приветственный html.
Если сокет был закрыт клиентом, то мы его тоже закрываем со своей стороны.
Для получения подробной информации о протоколе HTTP я рекомендую вам обратиться к RFC 2068.
Надеюсь, вы почерпнули из этого туториала какую-нибудь полезную информацию. Напоследок мне хотелось бы сказать, что хотя составлять конкуренцию таким грандам как Apache и IIS без веских на то оснований, возможно, и не стоит, тем не менее, собственный маленький веб-сервер может быть очень полезен. Мне, например, предложили встроить в него механизм самораспространения, «чтобы он сам приходил к людям на дом» и устанавливался «через упрощенную процедуру инсталляции» ака Outlook. Другим, менее чреватым в плане возможных последствий для автора, вариантом может быть создание утилиты удаленного (не обязательно скрытого) администрирования, причем в качестве клиента будет выступать браузер, что весьма удобно, так как отпадет надобность в написании сопутствующей серверу клиентской программы. Возможно, вы найдете еще какое-нибудь применение для http-сервера. Все в ваших руках!
Источник статьи: http://sciencestory.ru/tutorial-po-napisaniyu-veb-servera/
Первое знакомство с протоколом HTTP через написание простейшего Web сервера на Java
Думаю что не будет преувеличением утверждать, что знание и понимание сути протокола HTTP необходимо любому, кто решил сколь-нибудь серьезно заняться любым из направлений современной Web разработки. Мой личный опыт говорит о том, что понимание это приходит не сразу. Стыдно сказать, что были времена, когда слова GET и POST были для меня сродни магическим заклинаниям, а о существовании PUT, PATCH и DELETE я даже не подозревал.
Несколько месяцев назад помимо собственно разработки я занялся также преподаванием, и возник вопрос о том, как проще и понятнее рассказать о сути протокола HTTP будущим Java разработчикам. После нескольких дней возни и ряда неудачных попыток сделать презентацию возникла идея, а почему бы не написать простейший HTTP сервер на Java, потому как ни что так хорошо не объясняет суть протокола, как его простейшая, но работающая реализация.
Как оказалось сделать это совсем не сложно. Ниже привожу код, которого будет достаточно для корректного взаимодействия с любым браузером! Все что нам понадобится это ServerSocket и немного стандартного ввода-вывода.
Пробуем запустить этот код. Стоит отметить, что порт, для которого создается ServerSocket должен быть свободным. Если указанный порт занят, то нужно или его освободить, или использовать другой свободный порт.
После запуска этого кода идем в окно браузера и набираем в адресной строке http://localhost:8080/ . Если все прошло удачно, то в окне браузера мы увидим текст «Привет всем», а в логе сервера текст, подобный приведенному ниже:
Каждый раз, когда мы что-то вводим в адресную строку браузера и нажимаем Enter не происходит ничего иного, как отправка текста, начинающегося словом GET и заканчивающегося переводом строки. После слова GET через пробел следует путь к запрашиваемому документу на сервере. Попробуйте ввести в браузере http://localhost:8080/something и посмотреть, как изменится текст запроса в логе.
В строках запроса, начиная со второй находятся т.н. заголовки при помощи которых осуществляется передача серверу информации о настройках клиента. Каждая строка заголовка имеет формат [имя заголовка] : [значение]; [значение]; . [значение] .
После того, как текст запроса полностью прочитан сервером, мы отправляем ему простейший ответ, структура которого довольно проста и аналогична структуре запроса. В первой строке версия протокола HTTP и код 200 OK, который сообщит браузеру о том, что запрос был успешно обработан (всем куда лучше знаком код 404, не правда ли 😉 ). Далее следует всего один заголовок Content-Type в котором передается информация о формате передаваемого документа (text/html) и его кодировке (charset=utf-8). После заголовка следует перевод строки (обязательное требование протокола HTTP) и собственно текст, который будет отображен в браузере.
На этом все! Разумеется это далеко не все, что нужно знать о протоколе HTTP и принципах разработки Web серверов, но мне бы не хотелось усложнять данный пример, т.к. главная его задача — продемонстрировать, простейшую коммуникацию по протоколу HTTP. В одном из следующих своих материалов постараюсь развить тему изучения протокола HTTP через его реализацию.
UPD. Гораздо более продвинутый пример подобного сервера можно найти в книге How Tomcat Works: A Guide to Developing Your Own Java Servlet Container by Paul Deck, Budi Kurniawan, глава 1 — Simple Web Server.
Источник статьи: http://habr.com/ru/post/441150/