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[24580] 2016-01-03_自己动手开发一个Web服务器（一）

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2016-01-03_自己动手开发一个Web服务器（一） 来 源 ： 编 程 派 参 考 原 文 ： h t t p : / / r u s l a n s p i v a k . c o m / l s b a w s - p a r t 1 / 作 者 ：   R u s l a n 编 译 文 章 ： h t t p : / / c o d i n g p y . c o m / a r t i c l e / b u i l d - a - s i m p l e - w e b - s e r v e r - p a r t - o n e / 自 己 动 手 开 发 一 个   W e b   服 务 器 （ 一 ） L i n u x 中 国   2 0 1 6 - 0 1 - 0 3 有 一 天 ， 一 位 女 士 散 步 时 经 过 一 个 工 地 ， 看 见 有 三 个 工 人 在 干 活 。 她 问 第 一 个 人 ， “ 你 在 做 什 么 ？ ” 第 一 个 人 有 点 不 高 兴 ， 吼 道 “ 难 道 你 看 不 出 来 我 在 砌 砖 吗 ？ ” 女 士 对 这 个 答 案 并 不 满 意 ， 接 着 问 第 二 个 人 他 在 做 什 么 。 第 二 个 人 回 答 道 ， “ 我 正 在 建 造 一 堵 砖 墙 。 ” 然 后 ， 他 转 向 第 一 个 人 ， 说 道 ： “ 嘿 ， 你 砌 的 砖 已 经 超 过 墙 高 了 。 你 得 把 最 后 一 块 砖 拿 下 来 。 ” 女 士 对 这 个 答 案 还 是 不 满 意 ， 她 接 着 问 第 三 个 人 他 在 做 什 么 。 第 三 个 人 抬 头 看 着 天 空 ， 对 她 说 ： “ 我 在 建 造 这 个 世 界 上 有 史 以 来 最 大 的 教 堂 ” 。 就 在 他 望 着 天 空 出 神 的 时 候 ， 另 外 两 个 人 已 经 开 始 争 吵 多 出 的 那 块 砖 。 他 慢 慢 转 向 前 两 个 人 ， 说 道 ： “ 兄 弟 们 ， 别 管 那 块 砖 了 。 这 是 一 堵 内 墙 , 之 后 还 会 被 刷 上 石 灰 的 ， 没 人 会 注 意 到 这 块 砖 。 接 着 砌 下 层 吧 。 ” 这 个 故 事 的 寓 意 在 于 ， 当 你 掌 握 了 整 个 系 统 的 设 计 ， 明 白 不 同 的 组 件 是 以 何 种 方 式 组 合 在 一 起 的 （ 砖 块 ， 墙 ， 教 堂 ） 时 候 ， 你 就 能 够 更 快 地 发 现 并 解 决 问 题 （ 多 出 的 砖 块 ） 。 但 是 ， 这 个 故 事 与 从 头 开 发 一 个   W e b   服 务 器 有 什 么 关 系 呢 ？ 在 我 看 来 ， 要 成 为 一 名 更 优 秀 的 程 序 员 ， 你 必 须 必 须 更 好 地 理 解 自 己 日 常 使 用 的 软 件 系 统 ， 而 这 就 包 括 了 编 程 语 言 、 编 译 器 、 解 释 器 、 数 据 库 与 操 作 系 统 、   W e b   服 务 器 和 网 络 开 发 框 架 。 而 要 想 更 好 、 更 深 刻 地 理 解 这 些 系 统 ， 你 必 须 必 须 从 头 重 新 开 发 这 些 系 统 ， 一 步 一 个 脚 印 地 重 来 一 遍 。 孔 子 曰 ： 不 闻 不 若 闻 之 ， 闻 之 不 若 见 之 ， 见 之 不 若 知 之 ， 知 之 不 若 行 之 。 不 闻 不 若 闻 之
听 别 人 说 怎 么 做 某 事 闻 之 不 若 见 之 看 别 人 怎 么 做 某 事 见 之 不 若 知 之 ， 知 之 不 若 行 之 。 自 己 亲 自 做 某 事 译 者 注 ： 上 面 原 作 者 所 引 用 的 那 段 话 在 国 外 的 翻 译 是 ： I   h e a r   a n d   I   f o r g e t ,   I   s e e   a n d   I   r e m e m b e r , I   d o   a n d   I   u n d e r s t a n d 。 外 国 人 普 遍 认 为 出 自 孔 子 ， 但 在 查 找 这 句 英 文 的 出 处 时 ， 查 到 有 篇 博 文 称 这 句 话 的 中 文 实 际 出 自 荀 子 的 《 儒 效 篇 》 ， 经 查 确 实 如 此 。 我 希 望 你 读 到 这 里 的 时 候 ， 已 经 认 可 了 通 过 重 新 开 发 不 同 软 件 系 统 来 学 习 其 原 理 这 种 方 式 。 《 自 己 动 手 开 发   W e b   服 务 器 》 会 分 为 三 个 部 分 ， 将 介 绍 如 何 从 头 开 发 一 个 简 易   W e b   服 务 器 。 我 们 这 就 开 始 吧 。 首 先 ， 到 底 什 么 是   W e b   服 务 器 ？
H T T P 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 （ n e t w o r k i n g   s e r v e r ） ， 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 H T T P 协 议 进 行 的 。 客 户 端 可 以 是 浏 览 器 ， 也 可 以 是 任 何 支 持 H T T P 协 议 的 软 件 。 那 么 ，   W e b   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 P y t h o n 语 言 实 现 ， 不 过 即 使 你 不 懂 P y t h o n 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 ： 将 上 面 的 代 码 保 存 为 i m p o r t   s o c k e t H O S T ,   P O R T   =   ' ' ,   8 8 8 8 l i s t e n _ s o c k e t   =   s o c k e t . s o c k e t ( s o c k e t . A F _ I N E T ,   s o c k e t . S O C K _ S T R E A M ) l i s t e n _ s o c k e t . s e t s o c k o p t ( s o c k e t . S O L _ S O C K E T ,   s o c k e t . S O _ R E U S E A D D R ,   1 ) l i s t e n _ s o c k e t . b i n d ( ( H O S T ,   P O R T ) ) l i s t e n _ s o c k e t . l i s t e n ( 1 ) p r i n t   ' S e r v i n g   H T T P   o n   p o r t   % s   . . . '   %   P O R T w h i l e   T r u e :         c l i e n t _ c o n n e c t i o n ,   c l i e n t _ a d d r e s s   =   l i s t e n _ s o c k e t . a c c e p t ( )         r e q u e s t   =   c l i e n t _ c o n n e c t i o n . r e c v ( 1 0 2 4 )         p r i n t   r e q u e s t         h t t p _ r e s p o n s e   =   " " "         H T T P / 1 . 1   2 0 0   O K         H e l l o ,   W o r l d !         " " "         c l i e n t _ c o n n e c t i o n . s e n d a l l ( h t t p _ r e s p o n s e )         c l i e n t _ c o n n e c t i o n . c l o s e ( ) w e b s e r v e r 1 . p y
， 或 者 直 接 从 我 的 G i t h u b 仓 库 下 载 ， 然 后 通 过 命 令 行 运 行 该 文 件 ： 接 下 来 ， 在 浏 览 器 的 地 址 栏 输 入 这 个 链 接 ： h t t p : / / l o c a l h o s t : 8 8 8 8 / h e l l o ， 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 “ H e l l o ,   W o r l d ! ” 这 句 话 ： 浏 览 器 返 回 “ H e l l o   W o r l d " " 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 U R L （ U n i f o r m   R e s o u r c e   L o c a t o r 统 一 资 源 定 位 符 ） ， 其 基 本 结 构 如 下 ： U R L 的 基 本 结 构 通 过 U R L ， 你 告 诉 了 浏 览 器 它 所 需 要 发 现 并 连 接 的   W e b   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 H T T P 请 求 之 前 ， 它 首 先 要 与 目 标   W e b   服 务 器 建 立 T C P 连 接 。 然 后 ， 浏 览 器 再 通 过 T C P 连 接 发 送 H T T P 请 求 至 服 务 器 ， 并 等 待 服 务 器 返 回 H T T P 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 “ H e l l o ,   W o r l d ! ” 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 T C P 连 接 的 呢 ？ 要 建 立 起 T C P 连 接 ， 服 务 器 和 客 户 端 都 使 用 了 所 谓 的 套 接 字 （ s o c k e t ） 。 接 下 来 ， 我 们 不 直 接 使 用 浏 览 器 ， 而 是 在 命 令 行 使 用 $   p y t h o n   w e b s e r v e r 1 . p y S e r v i n g   H T T P   o n   p o r t   8 8 8 8   … t e l n e t
手 动 模 拟 浏 览 器 。 在 运 行   W e b   服 务 器 的 同 一 台 电 脑 商 ， 通 过 命 令 行 开 启 一 次 会 话 ， 将 需 要 连 接 的 主 机 设 置 为 ， 主 机 的 连 接 端 口 设 置 为 ， 然 后 按 回 车 键 ： $   t e l n e t   l o c a l h o s t   8 8 8 8 T r y i n g   1 2 7 . 0 . 0 . 1   … C o n n e c t e d   t o   l o c a l h o s t . 完 成 这 些 操 作 之 后 ， 你 其 实 已 经 与 本 地 运 行 的   W e b   服 务 器 建 立 了 T C P 连 接 ， 随 时 可 以 发 送 和 接 收 H T T P 信 息 。 在 下 面 这 张 图 片 里 ， 展 示 的 是 服 务 器 接 受 新 T C P 连 接 所 需 要 完 成 的 标 准 流 程 。 服 务 器 接 受 T C P 连 接 的 标 准 流 程 在 上 面 那 个 会 话 中 ， 我 们 输 入 ， 然 后 按 下 回 车 ： $   t e l n e t   l o c a l h o s t   8 8 8 8 T r y i n g   1 2 7 . 0 . 0 . 1   … C o n n e c t e d   t o   l o c a l h o s t . t e l n e t l o c a l h o s t 8 8 8 8 t e l n e t G E T   / h e l l o   H T T P / 1 . 1
G E T   / h e l l o   H T T P / 1 . 1 H T T P / 1 . 1   2 0 0   O K H e l l o ,   W o r l d ! 你 成 功 地 手 动 模 拟 了 浏 览 器 ！ 你 手 动 发 送 了 一 条 H T T P 请 求 ， 然 后 收 到 了 H T T P 响 应 。 下 面 这 幅 图 展 示 的 是 H T T P 请 求 的 基 本 结 构 ： H T T P 请 求 的 基 本 结 构 H T T P 请 求 行 包 括 了 H T T P 方 法 （ 这 里 使 用 的 是 方 法 ， 因 为 我 们 希 望 从 服 务 器 获 取 内 容 ） ， 服 务 器 页 面 路 径 （ ） 以 及 H T T P 协 议 的 版 本 。 为 了 尽 量 简 化 ， 我 们 目 前 实 现 的   W e b   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 " H e l l o , W o r l d ! " 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 H T T P 响 应 。 下 面 这 张 图 显 示 的 是 服 务 器 返 回 至 客 户 端 的 H T T P 响 应 详 情 ： G E T / h e l l o
来 源 ： 编 程 派 参 考 原 文 ： h t t p : / / r u s l a n s p i v a k . c o m / l s b a w s - p a r t 1 / 作 者 ：   R u s l a n 编 译 文 章 ： h t t p : / / c o d i n g p y . c o m / a r t i c l e / b u i l d - a - s i m p l e - w e b - s e r v e r - p a r t - o n e / H T T P 响 应 解 析 我 们 来 分 析 一 下 。 响 应 中 包 含 了 状 态 行 ， 之 后 是 必 须 的 空 行 ， 然 后 是 H T T P 响 应 的 正 文 。 响 应 的 状 态 行 中 ， 包 含 了 H T T P 版 本 、 H T T P 状 态 码 以 及 与 状 态 码 相 对 应 的 原 因 短 语 （ R e a s o n   P h r a s e ） 。 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 “ H e l l o ,   W o r l d ! ” 这 句 话 。 这 就 是   W e b   服 务 器 基 本 的 工 作 原 理 了 。 简 单 回 顾 一 下 ：   W e b   服 务 器 首 先 创 建 一 个 侦 听 套 接 字 （ l i s t e n i n g   s o c k e t ） ， 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 T C P 连 接 ， 成 功 建 立 连 接 之 后 ， 向 服 务 器 发 送 H T T P 请 求 ， 之 后 服 务 器 返 回 H T T P 响 应 。 要 建 立 T C P 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   W e b   服 务 器 ， 你 可 以 使 用 浏 览 器 或 其 他 H T T P 客 户 端 进 行 测 试 。 正 如 上 文 所 展 示 的 ， 通 过 命 令 并 手 动 输 入 H T T P 请 求 ， 你 自 己 也 可 以 成 为 一 个 H T T P 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 D j a n d o 应 用 、 F l a s k 应 用 和 P y r a m i d 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   W e b   服 务 器 》 系 列 文 章 的 第 二 部 分 揭 晓 。 H T T P / 1 . 1   2 0 0   O K H T T P / 1 . 1   2 0 0   O K t e l n e t
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