05 http连接处理（中）

chatgpt/2023/9/27 15:56:23

05 http连接处理（中）

流程图与状态机

从状态机负责读取报文的一行，主状态机负责对该行数据进行解析，主状态机内部调用从状态机，从状态机驱动主状态机
在这里插入图片描述

主状态机

三种状态，标识解析位置

  • CHECK_STATE_REQUESTLINE，解析请求行
  • CHECK_STATE_HEADER，解析请求头
  • CHECK_STATE_CONTENT，解析消息体，仅用于解析POST请求

从状态机

三种状态，标识解析一行的读取状态

  • LINE_OK，完整读取一行
  • LINE_BAD，报文语法有误
  • LINE_OPEN，读取的行不完整

代码分析-http报文解析

服务器接收http请求的流程，浏览器发出http连接请求，服务器端主线程创建对象接收请求并将所有数据读入对应buffer，将该对象插入任务队列后，工作线程从任务队列中取出一个任务进行处理。
各子线程通过process函数对任务进行处理，调用process_read函数和process_write函数分别完成报文解析与报文响应两个任务。

void http_conn::process()
{HTTP_CODE read_ret=process_read();//NO_REQUEST，表示请求不完整，需要继续接收请求数据if(read_ret==NO_REQUEST){//注册并监听读事件modfd(m_epollfd,m_sockfd,EPOLLIN);return;}//调用process_write完成报文响应bool write_ret=process_write(read_ret);if(!write_ret){close_conn();}//注册并监听写事件modfd(m_epollfd,m_sockfd,EPOLLOUT);
}

HTTP_CODE含义

表示HTTP请求的处理结果，在头文件中初始了8种情形，在报文解析时只涉及到4种。

  • NO_REQUEST
    请求不完整，需要继续读取请求报文数据
  • GET_REQUEST
    获取了完整的HTTP请求
  • BAD_REQUEST
    HTTP请求报文有语法错误
  • INTERNAL_ERROR
    服务器内部错误，该结果在主状态机逻辑switch的default下，一般不会触发

解析报文整体流程

process_read通过while循环，将主状态机进行封装，对报文的每一行进行循环处理。
判断条件

  • 主状态机转移到CHECK_STATE_CONTENT，该条件涉及解析消息体
  • 从状态机转移到LINE_OK，该条件涉及解析请求行和请求头部
  • 两者为或关系，当条件为真则继续循环，否则退出

循环体

  • 从状态机读取数据
  • 调用get_line函数，通过m_start_line将从状态机读取数据间接赋给text
  • 主状态机解析text
//m_start_line是行在buffer中的起始位置，将该位置后面的数据赋给text
//此时从状态机已提前将一行的末尾字符\r\n变为\0\0，所以text可以直接取出完整的行进行解析
char* get_line(){return m_read_buf+m_start_line;
}http_conn::HTTP_CODE http_conn::process_read()
{//初始化从状态机状态、HTTP请求解析结果LINE_STATUS line_status=LINE_OK;HTTP_CODE ret=NO_REQUEST;char* text=0;//这里为什么要写两个判断条件？第一个判断条件为什么这样写？//具体的在主状态机逻辑中会讲解//parse_line为从状态机的具体实现while((m_check_state==CHECK_STATE_CONTENT&&line_status==LINE_OK)||(line_status=parse_line()==LINE_OK)){text=get_line();//m_start_line是每一个数据行在m_read_buf中的起始位置//m_check_idx表示从状态机在m_read_buf中读取的位置m_start_line=m_checked_idx;//主状态机的三种状态转移逻辑switch(m_check_state){case CHECK_STATE_REQUESTLINE:{//解析请求行ret=parse_request_line(text);if(ret=BAD_REQUEST)return BAD_REQUEST;break;}case CHECK_STATE_HEADER:{//解析请求头ret=parse_headers(text);if(ret==BAD_REQUEST)return BAD_REQUEST;//完整解析GET请求后，跳转到报文响应函数else if(ret==GET_REQUEST){return do_request();}break;}case CHECK_STATE_CONTENT:{//解析消息体ret=parse_content(text);//完整解析POST请求后，跳转到报文响应函数if(ret==GET_REQUEST){return do_request();	}//解析完消息体即完成报文解析，避免再次进入循环，更新line_statusline_status=LINE_OPNE;break;}default:return INTERNAL_ERROR;}}return NO_REQUEST;
}

从状态机逻辑

在HTTP报文中，每一行的数据由\r\n作为结束字符，空行则是仅仅是字符\r\n。因此，可以通过查找\r\n将报文拆解成单独的行进行解析。
从状态机负责读取buffer中的数据，将每行数据末尾的\r\n置为\0\0，并更新从状态机在buffer中读取的位置m_checked_idx，以此驱动主状态机解析。
从状态机从m_read_buf中逐字节读取，判断当前字节是否为\r

  • 接下来的字节是\n，将\r\n修改成\0\0，将m_check_idx指向下一行的开头，则返回LINE_OK
  • 接下来达到了buffer末尾，表示buffer还需要继续接收，返回LINE_OPEN
  • 否则，表示语法错误，返回LINE_BAD

当前字节不是\r，判断是否是\n（一般是上次读取到\r就到了buffer末尾，没有接收完整，再次接收时会出现这种情况）

  • 如果前一个字符是\r，则将\r\n修改成\0\0，将m_check_idx指向下一行的开头，则返回LINE_OK

当前字节既不是\r也不是\n

  • 表示接收不完整，需要继续接收，返回LINE_OPEN
//从状态机，用于分析出一行内容
//返回值为行的读取状态，有LINE_OK，LINE_BAD,LINE_OPEN//m_read_idx指向缓冲区m_read_buf的数据末尾的下一个字节
//m_check_idx指向从状态机当前正在分析的字节
http_conn::LIEN_STATUS http_conn::parse_line()
{char temp;for(;m_checked_idx<m_read_idx;++m_checked_idx){//temp为将要分析的字节temp=m_read_buf[m_checked_idx];//如果当前是\r字符，则有可能会读取到完整行if(temp=='r'){//下一字符达到了buffer结尾，则接收不完整，需要继续接收if((m_checked_idx+1)==m_read_idx)return LINE_OPEN;//下一个字符是\n，将\r\n改成\0\0else if(m_read_buf[m_checked_idx+1]=='\n'){m_read_buf[m_checked_idx++]='\0';m_read_buf[m_checked_idx++]='\0';return LINE_OK;}//如果都不符合，则返回语法错误return LINE_BAD;}//如果当前字符是\n,也有可能读取到完整行//一般是上次读取到\r就到buffer末尾了，没有接收完整，再次接收时会出现这种情况else if(temp=='\n'){//前一个字符是\r，则接收完整if(m_checked_idx>1&&m_read_buf[m_checked_idx-1]=='r'){m_read_buf[m_checked_idx-1]='\0';m_read_buf[m_checked_idx++]='\0';return LINE_OK;}return LINE_BAD;}}//并没有找到\r\n，需要继续接收return LINE_OPNE;
}

主状态机逻辑

主状态机初始状态是CHECK_STATE_REQUESTLINE，通过调用从状态机来驱动主状态机，在主状态机进行解析前，从状态机已经将每一行末尾\r\n符号改为\0\0，以便于主状态机直接取出对应字符串进行处理
CHECK_STATE_REQUESTLIEN

  • 主状态机的初始状态，调用parse_request_line函数解析请求行
  • 解析函数从m_read_buf中解析HTTP请求行，获取请求方法、目标URL及HTTP版本号
  • 解析完成后主状态的状态变为CHECK_STATE_HEADER
//解析http请求行，获得请求方法，目标url及http版本号
http_conn::HTTP_CODE http_conn::parse_request_line(char* text)
{//在HTTP报文中，请求行用来说明请求类型，要访问的资源以及所使用的HTTP版本//请求行中最先含有空格和\t任一字符的位置并返回m_url=strpbrk(text," \t");//如果没有空格或\t，则报文格式有误if(!m_url){return BAD_REQUEST;}//将该位置改为\0，用于将前面数据取出*m_url++='\0';//取出数据，并通过与GET和POST比较，以确定请求方式char *method=text;if(strcasecmp(method,"GET")==0){m_method=GET;}else if(strcasecmp(method,"post")==0){m_method=POST;cgi=1;}else{return BAD_REQUEST;}//m_url此时跳过了第一个空格或\t字符，但不知道之后是否还有//将m_url向后偏移，通过查找，继续跳过空格和\t字符，指出请求资源的第一个字符m_url+=strspn(m_url," \t");//使用与判断请求方式的相同逻辑，判断HTTP版本号m_version=strpbrk(m_url," \t");if(!m_version)return BAD_REQUEST;*m_version++='\0';m_version+=strspn(m_version," \t");//仅支持HTTP/1.1if(strcasecmp(m_version,"HTTP/1.1")!=0)return BAD_REQUEST;//对请求资源前7个字符进行判断//这里主要是有些报文的请求资源中会带有http://，这里需要对这种情况进行单独处理if(strcasecmp(m_url,"http://",7)==0){m_url+=7;m_url=strchr(m_url,'/');}//同样增加https的情况if(strcasecmp(m_url,"https://",8)==0){m_url+=8;m_url=strchr(m_url,'/');}//一般的不会带有上述两种符号，直接是单独的/或/后面带访问资源if(!m_url||m_url[0]!='\')return BAD_REQUEST;//当url为/时，显示欢迎界面if(strlen(m_url)==1)strcat(m_url,"judge.html");//请求行处理完毕，将主状态机转移处理请求头m_check_state=CHECK_STATE_HEADER;return NO_REQUEST;
}

解析完请求行后，主状态机继续分析请求头。在报文中，请求头和空行的处理使用的同一个函数，这里通过当前的text首位是不是\0字符，若是，则表示当前处理的是空行，若不是，则表示当前处理的是请求头。
CHECK_STATE_HEADER

  • 调用parse_headers函数解析请求头部信息
  • 判断是空行还是请求头，若是空行，进而判断content-length是否为0，如果不是0，表明是POST请求，则状态转移到CHECK_STATE_CONTENT，否则说明是GET请求，则报文解析结束
  • 若解析的是请求头部字段，则主要分析connection字段，content-length字段，其他字段直接跳过，也可以根据需要继续分析
  • connection字段判断是keep-alive还是close，决定是长连接还是短连接
  • content-length字段，用于读取POST请求的消息体长度
//解析http请求的一个头部信息
http_conn::HTTP_CODE http_conn::parse_headers(char *text)
{//判断是空行还是请求头if(text[0]=='\0'){//判断是GET还是POST请求if(m_content_length!=0){//POST需要跳转到消息体处理状态m_check_state=CHECK_STATE_CONTENT;return NO_REQUEST;}return GET_REQUEST;}//解析请求头部连接字段else if(strcasecmp(text,"Connection:",11)==0){text+=11;//跳过空格和\t字符text+=strspn(text," \t");if(strcasecmp(text,"keep-alive")==0){//如果是长连接，则将linger标志设置为truem_linger=true;}}//解析请求头部内容长度字段else if(strcasecmp(text,"Content-length:",15)==0){text+=15;text+=strspn(text," \t");m_content_length=atol(text);}//解析请求头部HOST字段else if(strcasecmp(text,"Host:",5)==0){text+=5;text+=strspn(text," \t");m_host=text;}else{printf("oop!unknow header: %s\n",text);}return NO_REQUEST;
}

如果仅仅是GET请求，如项目中的欢迎界面，那么主状态机只设置之前的两个状态足矣。
GET和POST请求报文的区别之一是有无消息体部分，GET请求没有消息体，当解析完空行之后，便完成了报文的解析。
后续的登录和注册功能，为了避免将用户名和密码直接暴露在URL中，我们在项目中改用POST请求，将用户名和密码添加在报文中作为消息体进行了封装。
为此，我们需要在解析报文的部分添加解析消息体的模块。

while((m_check_state==CHECK_STATE_CONTENT&&line_status==LINE_OK)||(line_status=parse_line()==LINE_OK))

判断条件为什么要写成这样？
在GET请求报文中，每一行都是\r\n作为结束，所以对报文进行拆解时，仅用从状态机的状态line_status=parse_line()LINE_OK语句即可。
但POST请求报文中，消息体的末尾没有任何字符，所以不能使用从状态机的状态，这里转而使用主状态机的状态作为循环入口条件？
**后面&&line_statusLINE_OK又是为什么？**
解析完消息体后，报文的完整解析就完成了，但此时主状态机的状态还是CHECK_STATE_CONTENT，符合循环入口条件，还是会再次进入循环寻，这并不是我们希望的。因此，增加改语句，并在完成消息体解析后，将line_status变量更改为LINE_OPEN，可以跳出循环，完成报文解析任务。

CHECK_STATE_CONTENT

  • 仅用于解析POST请求，调用parse_content函数解析消息体
  • 用于保存post请求消息体，为后面的登录和注册做准备
//判断http请求是否被完整读入
http_conn::HTTP_CODE http_conn::parse_content(char* text)
{//判断buffer中是否读取了消息体if(m_read_idx>=(m_content_length+m_checked_idx)){text[m_content_length]='\0';//POST请求中最后为输入的用户名和密码m_string=text;return GET_REQUEST;}return NO_REQUEST;
}

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