基于LwIP的HTTP服務(wù)器設(shè)計

前面我們實現(xiàn)了TCP服務(wù)器和客戶端的簡單應(yīng)用，接下來我們實現(xiàn)一個基于TCP協(xié)議的應(yīng)用協(xié)議，那就是HTTP超文本傳輸協(xié)議

1 、 ** HTTP****協(xié)議簡介**

超文本傳輸協(xié)議（Hyper Text Transfer Protocol），簡稱HTTP，是一種基于TCP的應(yīng)用層協(xié)議，也是目前為止最為流行的應(yīng)用層協(xié)議之一，可以說HTTP協(xié)議是萬維網(wǎng)的基石。

HTTP是一種客戶端請求、服務(wù)器應(yīng)答式的應(yīng)用層傳輸協(xié)議，也就是說服務(wù)器端是不可能主動向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)的。在網(wǎng)絡(luò)正常的情況下請求和響應(yīng)都是一一對應(yīng)的。而這個請求和響應(yīng)也就是后端開發(fā)人員經(jīng)?？吹降腞equest和Response。

首先，我們來看客戶器端的請求，HTTP請求報文由請求行、請求頭、空白行以及請求體組成。其報文格式如下：

我們來說一說請求行，它由請求方法字段、URL字段和HTTP協(xié)議版本字段3個字段組成，它們用空格分隔。需要理解的是請求方法，HTTP協(xié)議的請求方法有GET、POST、HEAD、PUT、DELETE、OPTIONS、TRACE、CONNECT幾種。先對常用的幾種說明如下：

• GET 方法 ，意思是獲取URL指定的資源，這個請求方式是最簡單的也是最常用的。使用GET 方法時，可以將請求參數(shù)和對應(yīng)的值附加在 URI 后面，利用一個問號(“?”)將資源的URI和請求參數(shù)隔開，參數(shù)之間使用與符號(“&”)隔開，因此傳遞參數(shù)長度也受到了限制，而且與隱私相關(guān)的信息也直接暴露在URI中。比如/index.jsp?username=holmofy&password=123123
• HEAD 方法， 與GET用法相同，但沒有響應(yīng)體，使用場合沒有GET多。比如下載前使用HEAD發(fā)送請求，通過ContentLength響應(yīng)字段，來了解網(wǎng)絡(luò)資源的大??；或者通過LastModified響應(yīng)字段來判斷本地緩存資源是否要更新。
• POST 方法， 一般用提交信息或數(shù)據(jù)，請求服務(wù)器進(jìn)行處理（例如提交表單或者上傳文件）。表單使用POST相對GET來說還是比較隱秘的，而且GET的URL有長度限制，而上傳大文件就必須要使用POST了。
• OPTIONS 方法， 該方法用于請求服務(wù)器告知其支持哪些其他的功能和方法。通過OPTIONS 方法，可以詢問服務(wù)器具體支持哪些方法，或者服務(wù)器會使用什么樣的方法來處理一些特殊資源?？梢哉f這是一個探測性的方法，客戶端通過該方法可以在不訪問服務(wù)器上實際資源的情況下就知道處理該資源的最優(yōu)方式。這個選項在跨域HTTP請求的情況出現(xiàn)的比較多，這里有一篇關(guān)于跨域請求的文章，其中有一張圖很好的解釋了什么是跨域HTTP請求。

客戶端發(fā)出HTTP請求，服務(wù)端接收后，會向客戶端發(fā)送響應(yīng)信息。所以接下來，我們來看看服務(wù)器端的響應(yīng)報文。HTTP響應(yīng)報文由響應(yīng)行、響應(yīng)頭、空白行以及響應(yīng)體組成。其報文格式如下：

在響應(yīng)報文中，非常重要的就是響應(yīng)行，其中響應(yīng)行中最重要的就是HTTP的狀態(tài)碼。HTTP協(xié)議中狀態(tài)碼有三位數(shù)字組成，第一位數(shù)字定義了響應(yīng)的類別，有以下五種：

• 1XX ： 信息提示。表示請求已被服務(wù)器接受，但需要繼續(xù)處理，范圍為100~101。
• 2XX ： 請求成功。服務(wù)器成功處理了請求。范圍為200~206。
• 3XX：客戶端重定向。重定向狀態(tài)碼用于告訴客戶端瀏覽器，它們訪問的資源已被移動，并告訴客戶端新的資源位置?？蛻舳耸盏街囟ㄏ驎匦聦π沦Y源發(fā)起請求。范圍為300~305。
• 4XX ： 客戶端信息錯誤?？蛻舳丝赡馨l(fā)送了服務(wù)器無法處理的東西，比如請求的格式錯誤，或者請求了一個不存在的資源。范圍為400~415。
• 5XX：服務(wù)器出錯?？蛻舳税l(fā)送了有效的請求，但是服務(wù)器自身出現(xiàn)錯誤，比如Web程序運行出錯。范圍是500~505。

我們開發(fā)過程有一些狀態(tài)碼比較常見，我們對其簡單說明如下：

2 、 ** HTTP****服務(wù)器端的設(shè)計**

我們已經(jīng)對基于RAW API的TCP應(yīng)用有了了解。我們在實現(xiàn)TCP服務(wù)器的實驗時就提到過對于更復(fù)雜的應(yīng)用和應(yīng)用層協(xié)議只是在功能上的差別，從實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)及流程來說是完全一致的。所以對于實現(xiàn)HTTP服務(wù)器需要使用到的函數(shù)及整個操作流程我們就不再敘述了。重點說一說不同的地方。

首先HTTP服務(wù)器是基于TCP的，所以其我們先將其當(dāng)作TCP服務(wù)器來實現(xiàn)。需要注意的是，HTTP協(xié)議有其專門的操作端口：80。所以我們設(shè)計服務(wù)器時需要使用這個端口。

在這里，我們設(shè)計一個簡單的HTTP服務(wù)器，當(dāng)客戶端連接到服務(wù)器之后，如果收到的是html請求，則返回一個我們預(yù)先設(shè)定好的網(wǎng)頁。正常返回這個網(wǎng)頁，HTTP的功能就完成了，HTTP服務(wù)器會主動斷開與客戶端的連接。

3 、 ** TTP****服務(wù)器實現(xiàn)**

既然是基于TCP的HTTP服務(wù)器，我們佷顯然依然按照TCP服務(wù)器的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。我們依然將其劃分為三個部分來實現(xiàn)。首先要實現(xiàn)的是HTTP服務(wù)器的初始化。

1 /* HTTP服務(wù)器初始化配置*/
 2  void Http_Server_Initialization(void)
 3 {
 4   struct tcp_pcb *pcb = NULL;                           
 5  
 6   /* 生成一個新的TCP控制塊 */
 7   pcb = tcp_new();                                   
 8  
 9   /* 控制塊綁定到本地IP和對應(yīng)端口 */
10   tcp_bind(pcb, IP_ADDR_ANY, TCP_HTTP_SERVER_PORT);      
11  
12   /* 服務(wù)器進(jìn)入偵聽狀態(tài) */
13   pcb = tcp_listen(pcb);                       
14  
15   /* 注冊服務(wù)器accept回調(diào)函數(shù) */
16   tcp_accept(pcb, HttpServerAccept);  
17                                                                      
18 }

從上面的代碼不難看出，與TCP服務(wù)器的初始化一樣：建立控制塊，為控制塊綁定本地IP和端口，服務(wù)器監(jiān)聽控制塊同時注冊接收處理回調(diào)函數(shù)。所以接下來就是實現(xiàn)接收處理回調(diào)函數(shù)。

1 /* HTTP接收回調(diào)函數(shù)，客戶端建立連接后，本函數(shù)被調(diào)用 */
2 static err_t HttpServerAccept(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, err_t err)
3 {
4   /*注冊HTTP服務(wù)器回調(diào)函數(shù)*/
5   tcp_recv(pcb, HttpServerCallback);
6  
7   return ERR_OK;
8 }

客戶端連接成功后就會調(diào)用接收處理回調(diào)函數(shù)。該函數(shù)為tcp_accept_fn類型，注冊到了監(jiān)聽控制塊的accept字段。在這個函數(shù)中，我們需要注冊HTTP服務(wù)器處理函數(shù)。其功能就由這個函數(shù)決定。

1 /* HTTP服務(wù)器信息處理回調(diào)函數(shù) */
 2 static err_t HttpServerCallback(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, struct pbuf *p, err_t err)
 3 {
 4   char *data = NULL;
 5  
 6   if (p != NULL)
 7   {       
 8     /* 更新接收窗口 */
 9     tcp_recved(pcb, p->tot_len);
10     data =  p->payload;
11    
12     /* 如果是http請求，返回html信息，否則無響應(yīng) */
13     if(p->len >=3 && data[0] == 'G'&& data[1] == 'E'&& data[2] == 'T')
14     {
15       tcp_write(pcb, htmlMessage, sizeof(htmlMessage), 1);
16     }
17     else
18     {
19  
20     }
21     pbuf_free(p);
22     tcp_close(pcb);
23   }
24   else if (err == ERR_OK)
25   {
26     return tcp_close(pcb);
27   }
28   return ERR_OK;
29 }

這個HTTP服務(wù)器非常簡單，我們只是實現(xiàn)了GET方法。也就是說，收到客戶端的html請求后，我們檢測其要求，如果是GET方法，我們就返回預(yù)先設(shè)定好的網(wǎng)頁，否則無返回。然后關(guān)閉這一連接。如果我們想要實現(xiàn)更復(fù)雜的功能，或者需要支持HTTP協(xié)議的其他方法，只需要擴(kuò)展這個函數(shù)就可以了。

4 、 結(jié)論

HTTP協(xié)議是一種使用非常廣泛的協(xié)議，其基于TCP基礎(chǔ)上運行，所以在我們前面已經(jīng)實現(xiàn)TCP服務(wù)器及客戶端的情況下，開發(fā)HTTP服務(wù)器應(yīng)用就顯得簡單了。在這一篇我們基于LwIP實現(xiàn)了一個簡單的HTTP服務(wù)器應(yīng)用，我們并對其進(jìn)行了簡單的測試，雖然我們只是實現(xiàn)了GET方法，但經(jīng)測試設(shè)計是正確的。如果需要設(shè)計其他方法的HTTP應(yīng)用只需在此基礎(chǔ)上添加即可。