05 http连接处理(中)

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_status
				line_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\0
			else 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/1.1
	if(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true
			m_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_status
LINE_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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