光城歸來之C語言開發網站

  • 2019 年 10 月 6 日
  • 筆記

C語言開發網站

0.導語

最近要把防火牆項目做個頁面，而底層全部c語言實現，那麼就得做個web頁面，想了一下，C大法這麼厲害，也應該可以的，然後大家就見到了這篇文章。

本篇文章主要講使用C語言如何開發網站，CGI，Nginx+CGI如何部署等問題。

1.Socket通訊

初探網站開發，直接上手熟悉的Socket通訊編程，這方面網上資料非常多。以網上一張圖片為例：

圖片來自：https://www.jianshu.com/p/dd580395bf11

本次實踐以Get/Post提交表單為例，學習如何解析Html，後端與前端如何通訊，Socket如何使用的問題。

直接先放主函數，然後再從每個函數講解。

int main(){      //1.創建監聽套接字，返回是套接字描述符      int sockfd = create_listenfd();      int fd;      while (1){          //2.等待客戶端響應          int fd = accept(sockfd,NULL,NULL);          //3.處理客戶端發來的請求          handle_request(fd);          close(fd);      }      close(sockfd);  }

Socket操作分別為：

  • 創建監聽套接字，返回是套接字描述符
  • 接收客戶端發來的請求
  • 處理客戶端發來的請求

上述便是Socket通訊的核心三步驟。

1.1 創建套接字

下面一一來分析上述三步如何寫。

引入相關頭文件

#include <sys/types.h>  #include <sys/socket.h>

核心函數解析

（1）獲取一個socket descriptor

/**  獲取一個socket descriptor  @params:      domain: 此處固定使用AF_INET      type: 此處固定使用SOCK_STREAM      protocol: 此處固定使用0  @returns:      nonnegative descriptor if OK, -1 on error.  */  int socket(int domain, int type, int protocol);

(2）客戶端socket向伺服器發起連接

/**  客戶端socket向伺服器發起連接  @params:      sockfd: 發起連接的socket descriptor      serv_addr: 連接的目標地址和埠      addrlen: sizeof(*serv_addr)  @returns:      0 if OK, -1 on error  */  int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);

(3）綁定

/**  伺服器socket綁定地址和埠  @params:      sockfd: 當前socket descriptor      my_addr: 指定綁定的本機地址和埠      addrlen: sizeof(*my_addr)  @returns:      0 if OK, -1 on error  */  int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen)

(4）監聽

/**  將當前socket轉變為可以監聽外部連接請求的socket  @params:      sockfd: 當前socket descriptor      backlog: 請求隊列的最大長度  @returns:      0 if OK, -1 on error  */  int listen(int sockfd, int backlog);

開始對上述操作進行封裝，上述封裝函數如下：

//監聽套接字創建  int create_listenfd(){      //創建Tcp連接      int fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);      int option = 1;      setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &option, sizeof(option));      struct sockaddr_in sin;      bzero(&sin,sizeof(sin));      sin.sin_family=AF_INET;      sin.sin_port=htons(80);      sin.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;        int res = bind(fd,(struct sockaddr *)&sin,sizeof(sin));      if (res==-1){          perror("bind");      }      listen(fd,100);      return fd;  }

1.2 等待客戶端請求到達

等待客戶端請求到達

/**  等待客戶端請求到達，注意，成功返回得到的是一個新的socket descriptor，  而不是輸入參數listenfd。  @params:      listenfd: 當前正在用於監聽的socket descriptor      addr: 客戶端請求地址（輸出參數）      addrlen: 客戶端請求地址的長度（輸出參數）  @returns:      成功則返回一個非負的connected descriptor，出錯則返回-1  */  int accept(int listenfd, struct sockaddr *addr, int *addrlen);

在main函數中，使用while 1循環來進行等待：

while (1){      int fd = accept(sockfd,NULL,NULL);  }

1.3 處理客戶端發來的請求

上述完成後，其實就可以運行程式碼，通過：

gcc -o main main.c  ./main

即可完成socket的web server搭建，而客戶端與服務端的更多交互操作，則需要更深入的學習，那麼接下來就是來做這方面工作的。

首先來看一下我們的運行結果：

index.html圖

post圖

info.html圖

客戶端post前服務端接受數據圖

客戶端post後服務端接受數據圖

該函數完成了如下操作：

分別有兩個頁面，分別是index.html與info.html。

當第一次打開index.html時候，會通過get方式獲取相關資源，如下圖所示：

我們看到了獲取index.html與2.jpg，所以我們看到了index頁面資訊。

而當我們發送post請求跳轉到info.html時，我們會在info.html中看到post後的數據。

接下來就來看程式碼如何實現：

首先來看伺服器端如何獲取數據呢(也就是終端列印數據)：

char buffer[40*1024]={0};  int nread=read(fd,buffer,sizeof(buffer));  printf("讀到的請求是：n");  printf("%s",buffer);  printf("n--------------------n");  sscanf(buffer,"%s /%s HTTP/1.1",method,filename);

這裡直接通過read函數傳遞一個socket描述符，然後通過read便可獲取到當前index.html的數據。

接下來就是get請求：

在上述sscanf函數中，我們解析出來了文件名與請求方法，然後根據請求方法做判斷即可！

打開文件並發送該文件內容給瀏覽器，瀏覽器便可以接收到伺服器端的響應數據！

char filename[10]={0};  char method[10]={0};    if(strcmp(method,"GET")==0){        printf("n解析出來的文件名是%sn",filename);      char mime[40*1024]={0};      get_filetype(filename,mime);      char response[40*1024]={0};        //rnrn表示換行後有一個空行      sprintf(response, "HTTP/1.1 200 OKrnContent-Type: %srnrn", mime);      int headlen = strlen(response);      //打開文件，讀取內容，構建響應，發回給客戶端      int filefd = open(filename,O_RDONLY);      int filelen = read(filefd,response+headlen,sizeof(response)-headlen);        //發送響應頭+內容      write(fd,response,headlen+filelen);      close(filefd);    }

最後就是post請求：

上述我們通過post數據後到了info.html頁面，那麼這個如何做到的呢，就是通過解析post方法，然後對客戶端，也就是瀏覽器做出響應即可！

char username[50] = { 0 };  char sex[50] = { 0 };  char email[50] = { 0 };  else if(strcmp(method,"POST")==0){      char response[40*1024]={0};      char mime[40*1024]={0};      get_filetype(filename,mime);      //rnrn表示換行後有一個空行      sprintf(response, "HTTP/1.1 200 OKrnContent-Type: %srnrn", mime);      int headlen = strlen(response);      char *postbuffer = strstr(buffer, "username=");      if(postbuffer){          // char * after = strchr(buffer, '&');          printf("------>%sn",postbuffer);          // printf("------>%sn",postbuffer+9);          char *sexbuffer = strstr(postbuffer, "&sex=");          char *emailbuffer = strstr(sexbuffer, "&email=");          printf("email:%sn",emailbuffer);          strncpy(username,(const char *)postbuffer,strlen(postbuffer)-strlen(sexbuffer));          printf("用戶名=%sn",urldecode(username+9));          strncpy(sex,(const char *)sexbuffer,strlen(sexbuffer)-strlen(emailbuffer));          printf("性別=%sn",urldecode(sex));          printf("郵箱=%sn",urldecode(emailbuffer+7));          // char *email = strstr(buffer, "&email=");          // int sex_email = email-sex;      }      char *res[100]={0};      //發送數據給瀏覽器      sprintf(res,"<!DOCTYPE html><html><head><meta charset="UTF-8"><title>結果</title></head><body><p>POST結果：%s</p></body></html>",urldecode(postbuffer));      sprintf(response,"%s",res);      write(fd,response,headlen+strlen(res));      printf("%sn",response);        // close(filefd);      printf("n解析出來的文件名是%sn",filename);    }

除此之外，上述post後，碰到中文會出現亂碼，以%的數據發送了過去，也就是通常的url編碼與解碼，這裡直接用c實現解碼函數即可：

// 解碼url  char * urldecode(char url[])  {      int i = 0;      int len = strlen(url);      int res_len = 0;      char res[BURSIZE];      for (i = 0; i < len; ++i)      {          char c = url[i];          if (c != '%')          {              res[res_len++] = c;          }          else          {              char c1 = url[++i];              char c0 = url[++i];              int num = 0;              num = hex2dec(c1) * 16 + hex2dec(c0);              res[res_len++] = num;          }      }      res[res_len] = '';      strcpy(url, res);      return url;  }

最後就會得到post後的含有特殊字元與中文的結果！

2.CGI+Nginx

2.1 概念初探

CGI

通用網關介面（Common Gateway Interface/CGI）描述了客戶端和伺服器程式之間傳輸數據的一種標準，可以讓一個客戶端，從網頁瀏覽器向執行在網路伺服器上的程式請求數據。CGI 獨立於任何語言的，CGI 程式可以用任何腳本語言或者是完全獨立程式語言實現，只要這個語言可以在這個系統上運行。Unix shell script, Python, Ruby, PHP, perl, Tcl,C/C++, 和 Visual Basic 都可以用來編寫 CGI 程式。

如下圖所示：

FastCGI

快速通用網關介面（Fast Common Gateway Interface／FastCGI）是通用網關接（CGI）的改進，描述了客戶端和伺服器程式之間傳輸數據的一種標準。FastCGI致力於減少Web伺服器與CGI程式之間互動的開銷，從而使伺服器可以同時處理更多的Web請求。與為每個請求創建一個新的進程不同，FastCGI使用持續的進程來處理一連串的請求。這些進程由FastCGI進程管理器管理，而不是web伺服器。

Nginx

Nginx是非同步框架的Web伺服器，也可以用作反向代理，負載平衡器 和 HTTP快取。

Nginx+CGI

nginx 不能直接執行外部可執行程式，並且cgi是接收到請求時才會啟動cgi進程，不像fastcgi會在一開就啟動好，這樣nginx天生是不支援 cgi 的。nginx 雖然不支援cgi，但它支援fastCGI。所以，我們可以考慮使用fastcgi包裝來支援 cgi。原理大致如下圖所示：pre-fork幾個通用的代理fastcgi程式——fastcgi-wrapper，fastcgi-wrapper啟動執行cgi然後將cgi的執行結果返回給nginx（fork-and-exec）。

fastcgi-wrapper安裝：進入下面地址：

https://github.com/gnosek/fcgiwrap

autoreconf -i  ./configure  make && make install

啟動fastcgi-wrapper：

spawn-fcgi -f /usr/local/sbin/fcgiwrap -p 9000

nginx源碼安裝同上(不用執行第一行auto操作)。

安裝完後，進入conf目錄進行fcgiwrap配置：

location ~ ^/cgi-bin/.*$ {      root /home/light/nginx/; # 填寫自己的nginx目錄      #cgi path      if (!-f $document_root$fastcgi_script_name) {          return 404;      }      fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;      include fastcgi.conf;  }

在nginx目錄下新建一個cgi-bin目錄用於放置cgi程式。

編寫cgi程式main.c：

#include <stdio.h>  #include <stdlib.h>    int main(void)  {      int count = 0;      printf("Content-type: text/html;charset=utf-8rn"          "rn"          "<title>光城第一次使用CGI!</title>"            "<h1>光城第一次使用CGI!</h1>"          "Request number %d running on host <i>%s</i>n",          ++count, getenv("SERVER_NAME"));      return 0;  }

編譯程式：

gcc -o main main.c

開始部署，移動main到cgi-bin目錄：

然後啟動nginx：

./sbin/nginx

打開瀏覽器：

看到如上頁面，成功！

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