一起写一个 Web 服务器

我相信，要成为优秀的开发者，你必须对你每天都用的底层的软件系统有进一步的理解，包括编程语言、编译器和解释器、数据库和操作系统、WEB服务器和WEB框架。为了更好更深入的理解这些系统，你可以从零开始一块砖地，一面墙地，重建它们。

子曰：闻之我也野，视之我也饶，行之我也明

“我看过的，我还记得。”

“我做过的，我都理解了。”

 

（子曰：闻之我也野，视之我也饶，行之我也明）

此时我希望你能够相信，从重建不同的软件系统来开始来学习它们是如何工作的，是一个好主意。

在这个由3部分组成的系列文章中，我会向你展示怎样搭建一个基本的WEB服务器。咱们开始吧。

重中之重，什么是WEB服务器？

简而言之，它是一个位于一个物理服务器上的网络服务器（呀，服务器上的服务器），它等待客户端发送请求。当它接收到一个请求，就会生成一个响应并回发给客户端。客户端和服务器使用HTTP协议通信。客户端可以是浏览器或者别的使用HTTP协议的软件。

一个非常简单的WEB服务器实现长什么样呢？以下是我写的一个。例子是用Python语言写的，但是即使你不会Python（它是一个非常易学的语言，试试！），你仍然可以通过代码和下面的解释理解相关概念：

Python

import socket
 
HOST, PORT = '', 8888
 
listen_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
listen_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
listen_socket.bind((HOST, PORT))
listen_socket.listen(1)
print 'Serving HTTP on port %s ...' % PORT
while True:
    client_connection, client_address = listen_socket.accept()
    request = client_connection.recv(1024)
    print request
 
    http_response = """
HTTP/1.1 200 OK
 
Hello, World!
"""
    client_connection.sendall(http_response)
    client_connection.close()

Python把上面的代码保存到webserver1.py或者直接从GitHub下载，然后像下面这样在命令行运行它

$ python webserver1.py
Serving HTTP on port 8888 …

现在在你的WEB浏览器地址栏里输入以下URL http://localhost:8888/hello，敲回车，见证奇迹的时刻。你会看到浏览器显示”Hello, World!“，像这样：

认真做一下吧，我会等你的。

做完了？很好。现在我们讨论一下它到底怎么工作的。

首先我们从你刚才键入的WEB地址开始。它叫URL，这是它的基本结构：

这个就表示怎样告诉浏览器要查找和连接的WEB服务器地址，和你要获取的服务器上的页面（路径）。但是在浏览器发送HTTP请求前，浏览器需要先和WEB服务器建立TCP连接。然后浏览器在TCP连接上发送HTTP请求，然后等待服务器回发HTTP响应。当浏览器接收到响应后，显示响应，在本次例子中，浏览器显示“Hello, World!”。

我们再详细探索一下客户端和服务器在发送HTTP请求和响应前如何建立TCP连接的。在建立连接，它们必须使用所谓的sockets。用你命令行下的telnet手动模拟浏览器吧，而不是直接使用浏览器。

在运行WEB服务器的同一台电脑上，在命令行启动一个telnet会话，指定连接到localhost主机，连接端口为8888，然后按回车：

Python

$ telnet localhost 8888
Trying 127.0.0.1 …
Connected to localhost.

此时，你已经和运行在你本地主机的服务器建立了TCP连接，已经准备好发送并接收HTTP消息了。下图中你可以看到一个服务器要经过的标准步骤，然后才能接受新的TCP连接。

在同一个telnet会话中，输入 GET /hello HTTP/1.1然后敲回车：

Python

$ telnet localhost 8888
Trying 127.0.0.1 …
Connected to localhost.
GET /hello HTTP/1.1
 
HTTP/1.1 200 OK
Hello, World!

你完成了手动模拟浏览器！你发送了一个HTTP请求并得到了一个HTTP响应。这是HTTP请求的基本结构：

HTTP请求由行组成。行指示了HTTP方法（GET，因为我们请求我们的服务器返回给我们一些东西）、代表我们想要的服务器上的“页面”的路径 /hello和协议版本。

为了简单起见，此时我们的WEB服务器完全忽略了上面的请求行。你也可以输入任何垃圾字符取代“GET /hello HTTP/1.1”，你仍然会得到“Hello, World!”响应。

一旦你输入了请求行，敲了回车，客户端就发送请求给服务器，服务器读取请求行，打印出来然后返回相应的HTTP响应。

以下是服务器回发给客户端（这个例子中是telnet）的HTTP响应：

咱们分析一下它，响应包含了状态行HTTP/1.1 200 OK，随后一个必须的空行，和HTTP响应body。

响应状态行TTP/1.1 200 OK包含了HTTP版本，HTTP状态码和HTTP状态码理由短语OK。浏览器得到响应时，它就显示响应的body，所以你就看到了“Hello, World！”

这就是WEB浏览器怎么工作的基本模型。总结来说：WEB服务器创建一个监听socket然后开始循环接受新连接。客户端初始化一个TCP连接，在连接成功后，客户端发送HTTP请求到服务器，服务器响应一个显示给用户的HTTP响应。客户端和服务器都使用socket建立TCP连接。

你现在你拥有了一个非常基础的WEB服务器，你可以用浏览器或其他的HTTP客户端测试它。正如你看到的，使用telnet手动输入HTTP请求，你也就成了一个人肉 HTTP 客户端。

对你来说有一个问题：“怎样在你的刚完成的WEB服务器下运行 Django 应用、Flask 应用和 Pyramid  应用？在不单独修改服务器来适应这些不同的 WEB 框架的情况下。”

我会在本系列的第 2 部分秀给你看的。请保持关注哦。

顺便说下，我在写一本书《一起构建WEB服务器：第一步》，它解释了从零开始写一个基本的WEB服务器，还更详细地讲解了我上面提到的话题。订阅邮件组来获取关于书籍和发布时间和最近更新。

灵感来自于 Lead with a Story: A Guide to Crafting Business Narratives That Captivate, Convince, and Inspire

转载于:https://my.oschina.net/u/2902719/blog/895273