C#中使用Socket实现简单Web服务器

上一篇博客中介绍了怎样使用socket访问web服务器。关键有两个：

熟悉Socket编程；
熟悉HTTP协议。

上一篇主要是通过socket来模拟浏览器向（任何）Web服务器发送（HTTP）请求，重点在浏览器端。本篇博客则反过来讲一下怎样使用socket来实现Web服务器，怎样去接收、分析、处理最后回复来自浏览器的HTTP请求。

HTTP协议是浏览器和Web服务器都需要遵守的一种通信规范，如果我们编写一个程序，正确遵守了HTTP协议，那么理论上讲，这个程序可以具备浏览器、甚至Web服务器的功能。

图1

如上图1所示，Web服务器和浏览器之间无论是发送数据还是接收（解析）数据均遵守了HTTP协议。可以很确定地讲，只要我们充分熟悉HTTP协议结构，那么无论浏览器的实现还是Web服务器的实现，均只是“简单的”Socket程序的开发过程，除此之外，无其它神秘高深的东西。而Socket程序开发，稍微知道一点socket的有关知识，均能写得出一个大概demo。

从系统架构来讲，Web架构形式的系统均符合“生产者-消费者”模式（实质上，现实生活中大部分系统均属于该模式）。浏览器端不断产生数据（请求），而Web服务器端不断处理请求，长时间持续如此。

图2

如上图2所示，图中左边部分为Web服务器中的“泵”结构，所谓泵，就是指它能够持续长时间循环运作。图中右边显示“来自浏览器请求”部分即为“生产者”，生产者不断发出请求，由左边（Web服务器）不断进行处理，最后回复给浏览器。注意图2中显示，Web服务器中处理数据在循环体内部，换句话说，前一次HTTP请求处理结束之前，后一次HTTP请求不能开始，也就是每次请求处理均会阻塞循环的执行。这种串行处理数据的方式明显效率不高，为了解决该问题，我们可以在接收到浏览器端的HTTP请求后，并不马上在当前线程中进行处理，而是开辟独立线程来处理请求（在.NET中可以使用异步编程实现）。这样一来，请求处理并不会阻塞当前循环过程，见下图3

图3

如上图3所示，接收到请求后，开辟其它线程来处理，这种并行处理数据的方式不会影响后续请求处理。

如果对Socket编程比较熟悉，以上所说的完全可以轻松实现（完全按照Socket编程去做）。现在难点是，Web服务器端怎样解析来自浏览器的请求数据（一串字符串文本），以及应该以怎样的格式去回复浏览器？答案就是必须充分了解HTTP协议格式。上一篇博客中已经提到过，有关HTTP协议格式请参见http://www.cnblogs.com/riky/archive/2007/04/09/705848.html。我们必须读懂浏览器发送的请求数据，并按照正确格式发送回复。下图4显示浏览器请求数据格式：

图4

图中红色部分即为数据传输方式（post或get）、请求路径（url中不含主机地址部分）以及HTTP协议版本号。下面以“键：值”格式的文本均为浏览器发送给服务器的一系列数据信息（注意这些项可选），如果浏览器以post方式提交数据，那么数据会紧跟在下面（图中没显示）。Web服务器读懂浏览器发送的请求数据，并处理完毕后，必须按照图5的格式将结果回复给浏览器：

图5

如上图5所示，最上面的以“键：值”的格式文本是Web服务器发送给浏览器的一些数据信息（这些项部分可选），紧接着，下面便是需要发送给浏览器的HTML文档（如果返回的是页面）。浏览器必须读懂Web服务器发送的回复数据，然后进行渲染（显示）。

图6

图6显示了浏览器发起的一次HTTP请求，显示展示了Web服务器端处理该请求的过程。我们可以看到，Web服务器在一次Socket连接过程中只处理一个HTTP请求。多次HTTP请求会伴随着Socket不断的连接与断开。

文章最后上传一个使用Socket编写的简单Web服务器，能够实现以下功能：

运行Web服务器后，可以绑定端口，接收来自任何浏览器的HTTP请求；
能够显示一个默认首页，如index.html；
首页提供“登录”功能，按照Post方式传递数据到处理页面“login.zsp”（后缀名可自定义）；
Web服务器端接收接收浏览器发送的数据，能够解析（解析方式很随意）出post传递的参数，并模拟访问数据库检查登录情况、模拟耗时等待等；
Web服务器生成登录成功后的静态页，回复给浏览器。页面显示登录名和当前时间。

整个demo完全就是一个Socket程序，只是增加了“HTTP协议”的环节，服务器端无论是接收（解析）数据还是发送数据，均需要遵守HTTP协议。Web服务器中最终的请求处理泵代码如下：

 1         static Socket _socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);  //侦听socket
 2         static void Main(string[] args)
 3         {
 4             _socket.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Any, 8081));
 5             _socket.Listen(100);
 6             _socket.BeginAccept(new AsyncCallback(OnAccept), _socket);  //开始接收来自浏览器的http请求（其实是socket连接请求）
 7             Console.Read();
 8         }
 9         static void OnAccept(IAsyncResult ar)
10         {
11             try
12             {
13                 Socket socket = ar.AsyncState as Socket;
14                 Socket new_client = socket.EndAccept(ar);  //接收到来自浏览器的代理socket
15                 //NO.1  并行处理http请求
16                 socket.BeginAccept(new AsyncCallback(OnAccept), socket); //开始下一次http请求接收   （此行代码放在NO.2处时，就是串行处理http请求，前一次处理过程会阻塞下一次请求处理）
17 
18                 byte[] recv_buffer = new byte[1024 * 640];
19                 int real_recv = new_client.Receive(recv_buffer);  //接收浏览器的请求数据
20                 string recv_request = Encoding.UTF8.GetString(recv_buffer, 0, real_recv);
21                 Console.WriteLine(recv_request);  //将请求显示到界面
22 
23                 Resolve(recv_request,new_client);  //解析、路由、处理
24 
25                 //NO.2  串行处理http请求
26             }
27             catch
28             {
29 
30             }
31         }