webbench源码解析
2024-04-23 03:16:03
webbench源码解析
webbench简介
webbench是一款用C编写的开源工具，主要用来在Linux下进行网站压力测试。最多可以模拟3万个连接去测试网站的负载能力，并可以设置运行的客户端数、测试时间、使用的http协议版本、请求方法、是否需要等待服务器响应等选项，最后统计每分钟相应请求次数（paga/min）和每秒钟传输数据量（byte/sec），以及请求成功数和失败数，表现测试网站的压力承载能力。
代码地址
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版本
最新版webbench 1.5
运行方式
在目录下，直接输入make进行编译，然后输入
./webbench -c 3000 -t 5 url
-c 3000表示模拟的客户端连接数为3000，-t 5表示运行测试时间为5s，url是测试网站，即可进行测试。
工作流程
- 首先在主函数中处理终端输入的命令参数，然后利用build_request方法解析终端输入的测试url，构造HTTP请求，打印相关信息后，使用bench方法开始压力测试。
- 在bench方法中，首先尝试对目标建立TCP连接，检查连接可用性，如果失败，说明目标可能未联机，直接退出程序，成功则继续进行。
- 创建管道，然后根据终端输入客户端个数，创建指定个数的子进程，在每个子进程中，使用benchcore方法在测试时间内不断向服务器建立连接并发送http请求。
- 在benchcore方法中，每个子进程会先根据终端输入测试时间，设置计时器的时间，然后进入循环，每次循环客户端都会向目标建立连接并发送HTTP请求，然后更新请求成功数和失败数、传输数据量等信息，当计时器到期后，退出循环，子进程结束。
- 每个子进程将最后总共的传输速率，测试失败数，总传输字节数等相应统计信息写入管道，父进程则负责从管道中循环读取子进程的相应统计信息，进行统计，并将最终每分钟相应请求次数（paga/min）和每秒钟传输数据量（byte/sec），以及请求成功数和失败数等压力测试数据打印在屏幕上。
源码解析
webbench的源码由socket.c和webbench.c两个文件组成，socket.c中只有一个方法int Socket，用来建立与目标的TCP连接，并返回客户端连接使用的套接字，对命令行参数的处理，构建请求，创建子进程进行压力测试等在webbench.c文件中完成。
socket.c：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <fcntl.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/time.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdarg.h>/* * 建立与目标的TCP连接，返回客户端连接使用的套接字* host: 目标域名或主机名* clientPort: 目标端口*/
int Socket(const char *host, int clientPort)
{int sock; // 客户端套接字标识符unsigned long inaddr; // 主机名的IP地址的数字形式struct sockaddr_in ad; // 套接字地址结构struct hostent *hp; // 域名IP地址// 初始化目标套接字的地址，指定使用的IP协议为IPv4memset(&ad, 0, sizeof(ad));ad.sin_family = AF_INET;// 将目标主机名的IP地址转换为数字inaddr = inet_addr(host);// 如果返回值不为INADDR_NONE，说明不是无效的IP地址，设置目标套接字的IP地址if (inaddr != INADDR_NONE)memcpy(&ad.sin_addr, &inaddr, sizeof(inaddr));// 否则说明是无效的IP地址，host不是主机名而是域名else{// 通过域名获取IP地址hp = gethostbyname(host);// 如果获取失败。返回-1if (hp == NULL)return -1;// 设置目标套接字的IP地址memcpy(&ad.sin_addr, hp->h_addr, hp->h_length);}// 设置目标套接字的端口号ad.sin_port = htons(clientPort);// 创建一个使用TCP协议的socketsock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);// 如果创建失败，直接返回if (sock < 0)return sock;// 进行连接，如果连接不成功，返回-1if (connect(sock, (struct sockaddr *)&ad, sizeof(ad)) < 0)return -1;// 如果连接成功，返回sockreturn sock;
}
webbench.c：
#include "socket.c"
#include <unistd.h>
#include <sys/param.h>
#include <rpc/types.h>
#include <getopt.h>
#include <strings.h>
#include <time.h>
#include <signal.h>/* values */
volatile int timerexpired=0; // 表示计时器是否到期，到期为1，否则为0
int speed=0; // 传送速率（先获得测试成功次数，后面除以时间得到真正的传输速率）
int failed=0; // 测试的失败数
int bytes=0; // 总共传送的字节数
/* globals */
// 使用的http协议版本，http/0.9为0，http/1.0为1，http/1.1为2
int http10=1; /* 0 - http/0.9, 1 - http/1.0, 2 - http/1.1 */
/* Allow: GET, HEAD, OPTIONS, TRACE */
#define METHOD_GET 0 // 方法GET的宏定义为0
#define METHOD_HEAD 1 // 方法HEAD的宏定义为1
#define METHOD_OPTIONS 2 // 方法OPTIONS的宏定义为2
#define METHOD_TRACE 3 // 方法TRACE的宏定义为3
#define PROGRAM_VERSION "1.5" // 程序的版本为1.5，即webbench1.5
int method=METHOD_GET; // 请求方式默认为GEI
int clients=1; // 客户端数量默认为2
int force=0; // 是否不等待服务器响应，发送请求后直接关闭连接，默认需要等待
int force_reload=0; // 是否强制代理服务器重新发送请求，默认不发送
int proxyport=80; // 访问端口默认为80
char *proxyhost=NULL; // 代理服务器，默认无
int benchtime=30; // 测试运行时间默认为30s
/* internal */
int mypipe[2]; // 读写管道，0为读取端，1为写入端
char host[MAXHOSTNAMELEN]; // 目标服务器的网络地址
#define REQUEST_SIZE 2048 // 请求的最大长度
char request[REQUEST_SIZE]; // 请求内容// 构造长选项与短选项的对应关系，no_argument表示选项没有参数，required_argument表示选项需要参数
static const struct option long_options[]=
{{"force",no_argument,&force,1},{"reload",no_argument,&force_reload,1},{"time",required_argument,NULL,'t'},{"help",no_argument,NULL,'?'},{"http09",no_argument,NULL,'9'},{"http10",no_argument,NULL,'1'},{"http11",no_argument,NULL,'2'},{"get",no_argument,&method,METHOD_GET},{"head",no_argument,&method,METHOD_HEAD},{"options",no_argument,&method,METHOD_OPTIONS},{"trace",no_argument,&method,METHOD_TRACE},{"version",no_argument,NULL,'V'},{"proxy",required_argument,NULL,'p'},{"clients",required_argument,NULL,'c'},{NULL,0,NULL,0}
};/* prototypes */
static void benchcore(const char* host,const int port, const char *request);
static int bench(void);
static void build_request(const char *url);// 信号处理函数
static void alarm_handler(int signal)
{// 设置计时器到期timerexpired=1;
} // 用法，描述了参数设置，可打印出来
static void usage(void)
{fprintf(stderr,// 用法是webbench后面加相应的选项，最后加上要测试的URL"webbench [option]... URL\n"// 不用等待服务器的响应，发送请求后直接关闭连接" -f|--force Don't wait for reply from server.\n"// 发送重新加载请求（无缓存）" -r|--reload Send reload request - Pragma: no-cache.\n"// 运行基准测试的秒数，默认为30s" -t|--time <sec> Run benchmark for <sec> seconds. Default 30.\n"// 使用代理服务器发送请求" -p|--proxy <server:port> Use proxy server for request.\n"// 一次运行的http客户端个数，默认为1" -c|--clients <n> Run <n> HTTP clients at once. Default one.\n"// 使用HTTP/0.9协议" -9|--http09 Use HTTP/0.9 style requests.\n"// 使用HTTP/1.0协议" -1|--http10 Use HTTP/1.0 protocol.\n"// 使用HTTP/1.1协议" -2|--http11 Use HTTP/1.1 protocol.\n"// 请求方法使用GET" --get Use GET request method.\n"// 请求方法使用HEAD" --head Use HEAD request method.\n"// 请求方法使用OPTIONS" --options Use OPTIONS request method.\n"// 请求方法使用TRACE" --trace Use TRACE request method.\n"// 打印帮助信息" -?|-h|--help This information.\n"// 显示程序版本" -V|--version Display program version.\n");
};
int main(int argc, char *argv[])
{int opt=0;int options_index=0;char *tmp=NULL;// 如果在终端只输入了./webbench，后面没有跟参数，打印用法，直接退出程序，返回码为2，表示格式错误if(argc==1){usage();return 2;} // 循环解析终端输入选项，每次解析一个选项及其后面可能跟的参数while((opt=getopt_long(argc,argv,"912Vfrt:p:c:?h",long_options,&options_index))!=EOF ){switch(opt){case 0 : break;// 如果选项为'f'，那么设置不等待服务器响应，发送请求后直接关闭连接case 'f': force=1;break;// 如果选项为'r'，那么设置强制代理服务器重新发送请求case 'r': force_reload=1;break; // 如果选项为'9'，那么设置在条件允许范围内使用HTTP/0.9协议case '9': http10=0;break;// 如果选项为'1'，那么设置在条件允许范围内使用HTTP/1.0协议case '1': http10=1;break;// 如果选项为'2'，那么设置在条件允许范围内使用HTTP/1.1协议case '2': http10=2;break;// 如果选项为'V'，那么打印程序版本，然后退出程序case 'V': printf(PROGRAM_VERSION"\n");exit(0);// 如果选项为't'，那么记录其后所跟参数数值到运行基准时间benchtime中case 't': benchtime=atoi(optarg);break;// 如果选项为'p'，那么表示使用代理服务器 case 'p': /* proxy server parsing server:port */// 记录参数中最后出现字符':'的位置及其之后的内容到tmp中tmp=strrchr(optarg,':');// 记录参数到代理主机proxyhost中proxyhost=optarg;// 如果参数中没有字符':'，说明没有端口号，直接退出switchif(tmp==NULL){break;}// 如果参数中只有一个字符':'，说明端口号在最前，打印缺失主机名，然后直接返回，返回码为2，表示格式错误if(tmp==optarg){fprintf(stderr,"Error in option --proxy %s: Missing hostname.\n",optarg);return 2;}// 如果参数中最后一个':'之后没有内容，打印缺失端口号，然后直接返回，返回码为2，表示格式错误if(tmp==optarg+strlen(optarg)-1){fprintf(stderr,"Error in option --proxy %s Port number is missing.\n",optarg);return 2;}// 将proxyhost中的内容从最后一个':'处进行截断，只记录':'之前的内容*tmp='\0';// 将最后一个':'之后内容转化为数字并记录在代理服务器端口号proxyport中proxyport=atoi(tmp+1);break;// 如果选项为':'、'h'、'?'，那么打印用法，并直接退出程序，返回码为2，表示格式错误case ':':case 'h':case '?': usage();return 2;break;// 如果选项为'c'，那么记录其后所跟参数数值到客户端数量clients中case 'c': clients=atoi(optarg);break;}}// 如果参数后没有其它内容，打印缺失测试URL，打印用法后直接退出程序，返回码为2，表示格式错误if(optind==argc) {fprintf(stderr,"webbench: Missing URL!\n");usage();return 2;}// 如果输入客户端数量为0，则设置为默认值1if(clients==0) clients=1;// 如果输入运行测试的秒数为0，则设置为默认值60if(benchtime==0) benchtime=60;/* Copyright */// 打印版权信息fprintf(stderr,"Webbench - Simple Web Benchmark "PROGRAM_VERSION"\n""Copyright (c) Radim Kolar 1997-2004, GPL Open Source Software.\n");// 将测试URL作为参数传入build_request方法中，构建http请求build_request(argv[optind]);/* print bench info */// 打印Benchmarking、请求方法、测试URLprintf("\nBenchmarking: ");switch(method){case METHOD_GET:default:printf("GET");break;case METHOD_OPTIONS:printf("OPTIONS");break;case METHOD_HEAD:printf("HEAD");break;case METHOD_TRACE:printf("TRACE");break;}printf(" %s",argv[optind]);// 判断使用的http协议类型，如果使用的是默认的HTTP/1.0则不打印switch(http10){// 如果http10的值为0，打印使用HTTP/0.9case 0: printf(" (using HTTP/0.9)");break;// 如果http10的值为2，打印使用HTTP/1.1case 2: printf(" (using HTTP/1.1)");break;}printf("\n");// 打印客户端数、运行秒数if(clients==1) printf("1 client");elseprintf("%d clients",clients);printf(", running %d sec", benchtime);// 打印是否不等待响应就提前关闭连接、是否通过代理服务器发送请求，是否无缓存if(force) printf(", early socket close");if(proxyhost!=NULL) printf(", via proxy server %s:%d",proxyhost,proxyport);if(force_reload) printf(", forcing reload");printf(".\n");// 开始压力测试return bench();
}// 利用传入的测试url参数，构建对测试url的http请求
void build_request(const char *url)
{char tmp[10];int i;bzero(host,MAXHOSTNAMELEN);bzero(request,REQUEST_SIZE);// 缓存和代理需要HTTP/1.0及以上才能使用，自动调整使用http协议版本if(force_reload && proxyhost!=NULL && http10<1) http10=1;// 请求方法HEAD需要HTTP/1.0及以上才能使用，自动调整使用http协议版本if(method==METHOD_HEAD && http10<1) http10=1;// 请求方法OPTIONS和TRACE需要HTTP/1.1及以上才能使用，自动调整使用http协议版本if(method==METHOD_OPTIONS && http10<2) http10=2;if(method==METHOD_TRACE && http10<2) http10=2;// 根据请求方法填充请求报文的请求行switch(method){default:case METHOD_GET: strcpy(request,"GET");break;case METHOD_HEAD: strcpy(request,"HEAD");break;case METHOD_OPTIONS: strcpy(request,"OPTIONS");break;case METHOD_TRACE: strcpy(request,"TRACE");break;}strcat(request," ");/* 判断URL的格式合法性 */// 如果url中没有"://"，打印是无效的URL，直接退出程序，返回码为2，表示格式错误if(NULL==strstr(url,"://")){fprintf(stderr, "\n%s: is not a valid URL.\n",url);exit(2);}// 如果url的长度大于1500，打印URL过长，直接退出程序，返回码为2，表示格式错误if(strlen(url)>1500){fprintf(stderr,"URL is too long.\n");exit(2);}// 如果不使用代理服务器if(proxyhost==NULL)// 如果url的前7位不是任意大小写的"http://"，打印仅直接支持HTTP协议，可能需要选择使用代理服务器的选项，直接退出程序，返回码为2，表示格式错误if (0!=strncasecmp("http://",url,7)) { fprintf(stderr,"\nOnly HTTP protocol is directly supported, set --proxy for others.\n");exit(2);}/* protocol/host delimiter */// 定位目标主机名的开始位置i=strstr(url,"://")-url+3;/* printf("%d\n",i); */// 如果主机名后没有'/'，说明主机名没有以'/'结尾，打印是无效的URL，直接退出程序if(strchr(url+i,'/')==NULL) {fprintf(stderr,"\nInvalid URL syntax - hostname don't ends with '/'.\n");exit(2);}/* 判断完url的合法性后填写url到请求行 */// 没有设置代理服务器时if(proxyhost==NULL){/* get port from hostname */// 从主机名之后开始寻找':'所在的位置，如果':'存在且位置在'/'之前if(index(url+i,':')!=NULL &&index(url+i,':')<index(url+i,'/')){// 将找到的':'之前的内容，即去掉端口号，复制进目标服务器地址host中strncpy(host,url+i,strchr(url+i,':')-url-i);bzero(tmp,10);// 将':'之后的内容，即端口号，复制进tmp中，并转换为数字存进proxyport中strncpy(tmp,index(url+i,':')+1,strchr(url+i,'/')-index(url+i,':')-1);/* printf("tmp=%s\n",tmp); */proxyport=atoi(tmp);// 如果proxyport值为0，有可能写了':'但没写端口号，那么设置为默认端口号80if(proxyport==0) proxyport=80;} else // 如果没找到':'，说明没有端口号{// 将主机名之后，"/"之前的内容复制进host中strncpy(host,url+i,strcspn(url+i,"/"));}// printf("Host=%s\n",host);// 将主机名之后找到的"/"之后的内容拼接到请求行的相应位置strcat(request+strlen(request),url+i+strcspn(url+i,"/"));} else{// printf("ProxyHost=%s\nProxyPort=%d\n",proxyhost,proxyport);// 设置了代理服务器时就直接将url拼接进请求行中strcat(request,url);}// 将http协议版本及其之后的"\r\n"拼接到请求行中if(http10==1)strcat(request," HTTP/1.0");else if (http10==2)strcat(request," HTTP/1.1");strcat(request,"\r\n");/* 填写请求头 */// 如果使用的是HTTP/1.0及其之后的版本，拼接用户代理到请求头中if(http10>0)strcat(request,"User-Agent: WebBench "PROGRAM_VERSION"\r\n");// 如果没有使用代理服务器且使用的是HTTP/1.0及其之后的版本，拼接目标服务器地址到请求头中if(proxyhost==NULL && http10>0){strcat(request,"Host: ");strcat(request,host);strcat(request,"\r\n");}// 如果设置了强制代理服务器重新发送请求且代理服务器不为空，拼接不使用缓存到请求头中if(force_reload && proxyhost!=NULL){strcat(request,"Pragma: no-cache\r\n");}// 如果使用的是HTTP/1.1协议，因为不用传输任何内容，那么拼接不使用长连接到请求头中，这样可以降低维护连接的消耗if(http10>1)strcat(request,"Connection: close\r\n");/* add empty line at end */// 最后填入空行完成构建请求头if(http10>0) strcat(request,"\r\n"); // printf("Req=%s\n",request);
}/* vraci system rc error kod */
// 压力测试方法，创建指定个数子进程客户端，不断对目标服务器或代理服务器发起连接请求，并统计相应数据
static int bench(void)
{int i,j,k; pid_t pid=0;FILE *f;/* check avaibility of target server */// 建立一个TCP连接，检查连接可用性，如果设置了代理服务器，那么连接代理服务器，否则直接连接目标服务器i=Socket(proxyhost==NULL?host:proxyhost,proxyport);// 连接失败那么打印错误信息，并直接退出，返回码为1，表示基准测试失败（服务器未联机）if(i<0) { fprintf(stderr,"\nConnect to server failed. Aborting benchmark.\n");return 1;}// 关闭连接，这次连接不计入测试close(i);/* create pipe */// 创建管道，如果失败，直接退出程序，返回码为3，表示内部错误if(pipe(mypipe)){perror("pipe failed.");return 3;}/* not needed, since we have alarm() in childrens *//* wait 4 next system clock tick *//*cas=time(NULL);while(time(NULL)==cas)sched_yield();*//* fork childs */// 创建clients个子进程，由子进程进行真正的测试for(i=0;i<clients;i++){pid=fork();// 如果是子进程或者创建失败，休眠1s后退出循环，让父进程先执行，完成初始化，并且保证子进程中不会再fork出新的子进程if(pid <= (pid_t) 0){/* child process or error*/sleep(1); /* make childs faster */break;}}// 如果创建子进程失败，那么打印fork失败，直接退出程序，返回码为3，表示fork失败if( pid< (pid_t) 0){fprintf(stderr,"problems forking worker no. %d\n",i);perror("fork failed.");return 3;}// 在子进程中if(pid== (pid_t) 0){/* I am a child */// 如果不使用代理服务器，那么子进程直接对目标服务器发出http请求，否则向代理服务器发出http请求if(proxyhost==NULL)benchcore(host,proxyport,request);elsebenchcore(proxyhost,proxyport,request);/* write results to pipe */// 获取管道写端的文件指针f=fdopen(mypipe[1],"w");// 获取失败，直接退出，返回码为3，表示内部错误if(f==NULL){perror("open pipe for writing failed.");return 3;}/* fprintf(stderr,"Child - %d %d\n",speed,failed); */// 将子进程的传输速率，测试失败数，总传输字节数写入管道，关闭写端fprintf(f,"%d %d %d\n",speed,failed,bytes);fclose(f);// 返回0，表示运行成功return 0;} else // 父进程中{// 获取管道读端的指针f=fdopen(mypipe[0],"r");// 获取失败，直接退出，返回码为3，表示内部错误if(f==NULL) {perror("open pipe for reading failed.");return 3;}// 设置不使用缓冲。每个I/O操作都被即时写入管道setvbuf(f,NULL,_IONBF,0);// 初始化传输速率，测试失败次数，传输总字节数都为0speed=0;failed=0;bytes=0;// 父进程循环读取数据 while(1){// 循环从管道中每3个一组读取子进程的输出数据，并且获取成功读取的参数个数pid=fscanf(f,"%d %d %d",&i,&j,&k);// 如果成功读取的个数小于2，说明有子进程中途挂掉，直接退出读取循环if(pid<2){fprintf(stderr,"Some of our childrens died.\n");break;}// 否则更新传输速率（测试成功个数），测试失败次数，传输总字节数speed+=i;failed+=j;bytes+=k;/* fprintf(stderr,"*Knock* %d %d read=%d\n",speed,failed,pid); */// 客户端数减一后如果等于0，说明没有多的客户端数据读取，直接退出循环if(--clients==0) break;}// 关闭读端fclose(f);// 打印统计的总的测试传输速度，请求成功数与失败数printf("\nSpeed=%d pages/min, %d bytes/sec.\nRequests: %d susceed, %d failed.\n",(int)((speed+failed)/(benchtime/60.0f)),(int)(bytes/(float)benchtime),speed,failed);}return i;
}// 子进程在测试时间内不断向服务器建立连接并发送http请求，计时器到期后退出子线程，统计相应数据
void benchcore(const char *host,const int port,const char *req)
{int rlen;char buf[1500];int s,i;struct sigaction sa;/* setup alarm signal handler */// 设置SIGALRM的信号处理函数sa.sa_handler=alarm_handler;sa.sa_flags=0;if(sigaction(SIGALRM,&sa,NULL))exit(3);// 设置计时器时间为运行测试的时间，到期后发送SIGALRM信号alarm(benchtime);// 获取请求报文大小rlen=strlen(req);// 进入循环，每次客户端建立一个连接，计时器时间到期后再退出nexttry:while(1){// 如果timerexpired等于1，说明收到了SIGALRM信号，表示计时器到期了，直接返回if(timerexpired){// 如果失败的测试数大于0，那么失败的测试数减一if(failed>0){/* fprintf(stderr,"Correcting failed by signal\n"); */failed--;}return;}// 建立与目标服务器的TCP连接s=Socket(host,port);// 如果连接失败，测试的失败数加一，继续循环 if(s<0) { failed++;continue;} // 如果请求报文写入套接字失败，测试的失败数加一，继续循环if(rlen!=write(s,req,rlen)) {failed++;close(s);continue;}// 如果使用HTTP/0.9协议，因为会在服务器回复后自动断开连接，所以可以先关闭写端if(http10==0) // 如果写端关闭失败，那么说明是不正常的连接状态，测试的失败数加一，关闭连接，继续循环if(shutdown(s,1)) { failed++;close(s);continue;}// 如果设置需要等待服务器响应，那么还要处理响应数据，否则直接关闭连接if(force==0) {/* read all available data from socket */// 从套接字中读取数据while(1){// 如果计时器到期，结束读取if(timerexpired) break; // 将数据读取进buf中i=read(s,buf,1500);/* fprintf(stderr,"%d\n",i); */// 如果读取失败，测试的失败数加一，关闭连接，继续循环，客户端重新建立连接，直到计时器到期后再退出if(i<0) { failed++;close(s);goto nexttry;}else// 如果已经读取到文件末尾，结束读取数据if(i==0) break;// 如果读取到了数据，将总共传送的字节数加上读取到的数据的字节数elsebytes+=i;}}// 关闭连接，如果失败，测试失败数加一，继续循环if(close(s)) {failed++;continue;}// 传输速率（这里用测试成功数表示，后面除以时间得到真正的传输速率）加一speed++;}
}
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