Webserver简易项目
pr# Webserver组成部分
这个项目，粗略的看可以分为下面几个部分
- 建立socket通讯
- 服务器处理与客户端的IO
- 解析客户端的HTTP请求，并响应请求
建立socket通讯
Webserver服务器，肯定不可能只接收一个客户端的连接吧。所以这个项目是多线程并发同步执行的，而这之中就存在许多需要处理的细节，共享资源的访问，建立并维护线程池等。
locker.h
线程的主要优势在于，能够通过全局变量来共享信息。不过，这种便捷的共享是有代价的：必须确保多个线程不会同时修改同一变量，或者某一线程不会读取正在由其他线程修改的变量。
下面就创建一个线程同步机制封装类 —— locker.h
#ifndef LOCKER_H
#define LOCKER_H#include <pthread.h>
#include <exception>
#include <semaphore.h>
//线程同步机制封装类//互斥锁类
class locker{public:locker(){if(pthread_mutex_init(&m_mutex,NULL)!=0){throw std::exception();}}~locker(){pthread_mutex_destroy(&m_mutex);}bool lock(){return pthread_mutex_lock(&m_mutex)==0;}bool unlock(){return pthread_mutex_unlock(&m_mutex)==0;}pthread_mutex_t * get(){return &m_mutex;}private:pthread_mutex_t m_mutex;};// 信号量类
class sem{public:sem(){if(sem_init(&m_sem,0,0)!=0){throw std::exception();}}sem(int num){if(sem_init(&m_sem,0,num)!=0){throw std::exception();}}~sem(){sem_destroy(&m_sem);} // 等待信号量bool wait(){return sem_wait(&m_sem)==0;}// 增加信号量bool post(){return sem_post(&m_sem)==0;}private:sem_t m_sem;};#endif
线程池
为什么需要线程池？
线程的创建和销毁都是需要时间的。Web服务器在运行时，必然会频繁的创建和销毁线程，那线程池就是用来解决线程生命周期开销问题。通过对多个任务重复使用线程，线程创建的开销就被分摊到了多个任务上了，而且由于在请求到达时线程已经存在，所以消除了线程创建所带来的延迟。这样，就可以立即为请求服务，使用应用程序响应更快。另外，通过适当的调整线程中的线程数目可以防止出现资源不足的情况。线程池的组成部分：线程池管理器、工作线程、任务列队、任务接口等部分
这个项目，我们先创建线程池，任务类就先用模板来代替，template<typename T>，使用模板或许还可以稍加修改就能在其他项目使用。
那线程池的成员，大致也能分析出来，有需要后面再补充
private:// 线程的数量int m_thread_number; // 描述线程池的数组，大小为m_thread_number pthread_t * m_threads;// 请求队列中最多允许的、等待处理的请求的数量 int m_max_requests; // 请求队列std::list< T* > m_workqueue; // 保护请求队列的互斥锁locker m_queuelocker; // 是否有任务需要处理sem m_queuestat;// 是否结束线程 bool m_stop;
接着写类的构造函数，析构函数，以及一个向任务队列添加任务的函数
public:
//thread_number是线程池中线程的数量，max_requests是请求队列中最多允许的、等待处理的请求的数量threadpool(int thread_number = 8, int max_requests = 10000);~threadpool();bool append(T* request);// 具体实现
template< typename T >
threadpool< T >::threadpool(int thread_number, int max_requests) : m_thread_number(thread_number), m_max_requests(max_requests), m_stop(false), m_threads(NULL) {if((thread_number <= 0) || (max_requests <= 0) ) {throw std::exception();}m_threads = new pthread_t[m_thread_number];if(!m_threads) {throw std::exception();}// 创建thread_number 个线程，并将他们设置为脱离线程。for ( int i = 0; i < thread_number; ++i ) {printf( "create the %dth thread\n", i);// worker函数必须是一个静态的成员函数if(pthread_create(m_threads + i, NULL, worker, this ) != 0) {delete [] m_threads;throw std::exception();}// 成功返回 0，失败返回错误号if( pthread_detach( m_threads[i] ) ) {delete [] m_threads;throw std::exception();}}
}template< typename T >
threadpool< T >::~threadpool() {delete [] m_threads;m_stop = true;
}template< typename T >
bool threadpool< T >::append( T* request )
{// 操作工作队列时一定要加锁，因为它被所有线程共享。m_queuelocker.lock();if ( m_workqueue.size() > m_max_requests ) {m_queuelocker.unlock();return false;}m_workqueue.push_back(request);m_queuelocker.unlock();m_queuestat.post();return true;
}// 工作线程运行的函数，它不断从工作队列中取出任务并执行之
private:static void* worker(void* arg);void run();// 静态worker，不会有this指针
template< typename T >
void* threadpool< T >::worker( void* arg )
{threadpool* pool = ( threadpool* )arg;pool->run();return pool;
}// 线程池运行
template< typename T >
void threadpool< T >::run() {while (!m_stop) {m_queuestat.wait();m_queuelocker.lock();if ( m_workqueue.empty() ) {m_queuelocker.unlock();continue;}T* request = m_workqueue.front();m_workqueue.pop_front(); m_queuelocker.unlock();if ( !request ) {continue;}// 任务类的函数request->process();}}
pthread_create函数的第四个参数，是第三个参数worker函数的参数，但如果把worker为类成员函数的话，而worker其实还有一个隐藏的this指针，那这里就create不成功。所以需要把worker函数写为静态，将this指针去掉，但又会有另一个问题，就是worker函数可能会用到threadpool的成员变量或函数，静态函数不能访问非静态成员吧。那解决办法就是，把worker的参数，写为this指针，不就可以通过这个this访问了。
main()函数
socket相关的代码就直接写在main()函数中
#define MAX_FD 65536 // 最大的文件描述符个数// 内联函数，小且需要多次调用
void perr(int ret,char* err){if(ret == -1){perror(err);exit(-1);}
}// 函数指针handler，返回值类型是void，参数类型是int
void addsig(int sig, void( handler )(int)){struct sigaction sa;memset( &sa, '\0', sizeof( sa ) );sa.sa_handler = handler;sigfillset( &sa.sa_mask );// 断言assert(expression)宏，当expression为假时，打印错误(表达式)并终止程序，否则无作用// sigaction注册信号捕捉，当检测到sig信号，就执行sa对象中的handler// 这里就是检查到SIGPIPE信号，但进行SIG_ING忽视assert( sigaction( sig, &sa, NULL ) != -1 );
}// argc是main函数的参数个数，argv[]数组是main函数的参数集合
int main( int argc, char* argv[] ) {// 只要执行了程序，程序就会有一个参数，那就是程序所在的路径加上程序名// 即argv[0] == ./webserver// basename的功能是去掉argv[0]的路径，只留下文件名，有后缀也会去掉后缀if( argc <= 1 ) {printf( "usage: %s port_number\n", basename(argv[0]));return -1;}// 这里不把webserver的端口写死，而是在启动程序是通过参数传入，也就是argv[1]int port = atoi( argv[1] );// 当客户端向服务器端程序发送了消息，然后关闭客户端// 服务器端返回消息的时候就会收到内核给的SIGPIPE信号// SIGPIPE信号会使服务器终止程序addsig( SIGPIPE, SIG_IGN );// 创建线程池，初始化线程池 http_conn就是任务类，这个稍后会写threadpool< http_conn >* pool = NULL;try {pool = new threadpool<http_conn>;} catch( ... ) {return 1;}// 创建一个数组，用于保存所有客户信息。 这里又用到了http_conn类// 本来应该要把客户信息，和任务方法等区分在不同的类中，但这里为了方便就写在一起了// MAX_FD， 文件描述符值的最大值http_conn* users = new http_conn[ MAX_FD ];// 监听int listenfd = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 );int ret = 0;struct sockaddr_in address;address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;address.sin_family = AF_INET;address.sin_port = htons( port );// 端口复用 在bind之前设置int reuse = 1;ret = setsockopt( listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof( reuse ) );perr(ret,(char *)"setsockopt");ret = bind( listenfd, ( struct sockaddr* )&address, sizeof( address ) );perr(ret,(char *)"bind");// 最大的连接数和未连接数之和是5ret = listen( listenfd, 5 );perr(ret,(char *)"listen");// 接着就是服务器等待连接了 accetp// ......
}
IO
创建epoll对象后，在内核会有一个红黑树，用来存放注册的文件描述符；还会有一个双链表，用来存放发生事件的文件描述符，然后返回给程序，程序就能知道哪些客户端有需要读写数据
创建了epoll对象，把监听的文件描述符添加到epoll对象中，当有新的连接进来，主线程就能检测到并进行accept；accept之后得到的socket文件描述符，也注册到epoll对象中，等待事件发生。
// 接上面的代码
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