用 PHP 來實現一個動態 Web 服務器

jopen 9年前發布 | 11K 次閱讀 PHP Web服務器

本文所實現的服務器僅僅是演示和理解原理所用，力求簡單易懂。有興趣的朋友可以繼續深入改造

要是現實一個 web 服務器，那么就需要大概了解 web 服務器的運行原理。先從靜態的文本服務器開始，以訪問 web 服務器的1.html為例

1.客戶端通過發送一個 http 請求到服務器，如果服務器監聽的端口號是9002，那么在本機自身測試訪問的地址就是 http://localhost:9002/1.html 。

2.服務器監聽著9002端口，那么在收到請求了請求之后，就能從 http head 頭中獲取到請求里需要訪問的 uri 資源在web 目錄中的位置。

3.服務器讀取需要訪問的資源文件，然后填充到 http 的實體中返回給客戶端。

示意圖如下：

php<?php
class web_config {
    // 監聽的端口號
    const PORT = 9003;
    // 項目根目錄
    const WEB_ROOT = "/Users/zhoumengkang/Documents/html";
}
class server {
    private $ip;
    private $port;
    public function __construct($ip, $port) {
        $this->ip = $ip;
        $this->port = $port;
        $this->await();
    }
    private function await() {
        $sock = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);
        if ($sock < 0) {
            echo "Error:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
        }
        $ret = socket_bind($sock, $this->ip, $this->port);
        if (!$ret) {
            echo "BIND FAILED:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
            exit;
        }
        echo "OK\n";
        $ret = socket_listen($sock);
        if ($ret < 0) {
            echo "LISTEN FAILED:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
        }
        do {
            $new_sock = null;
            try {
                $new_sock = socket_accept($sock);
            } catch (Exception $e) {
                echo $e->getMessage();
                echo "ACCEPT FAILED:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
            }
            try {
                $request_string = socket_read($new_sock, 1024);
                $response = $this->output($request_string);
                socket_write($new_sock, $response);
                socket_close($new_sock);
            } catch (Exception $e) {
                echo $e->getMessage();
                echo "READ FAILED:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
            }
        } while (TRUE);
    }
    /**
     * @param $request_string
     * @return string
     */
    private function output($request_string){
        // 靜態 GET /1.html HTTP/1.1 ...
        $request_array = explode(" ",$request_string);
        if(count($request_array) < 2){
            return $this->not_found();
        }
        $uri = $request_array[1];
        $filename = web_config::WEB_ROOT . $uri;
        echo "request:".$filename."\n";
        // 靜態文件的處理
        if (file_exists($filename)) {
            return $this->add_header(file_get_contents($filename));
        } else {
            return $this->not_found();
        }
    }
    /**
     * 404 返回
     * @return string
     */
    private function not_found(){
        $content = "
<h1>File Not Found </h1>
";
        return "HTTP/1.1 404 File Not Found\r\nContent-Type: text/html\r\nContent-Length: ".strlen($content)."\r\n\r\n".$content;
    }
    /**
     * 加上頭信息
     * @param $string
     * @return string
     */
    private function add_header($string){
        return "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Length: ".strlen($string)."\r\nServer: mengkang\r\n\r\n".$string;
    }
}
$server = new server("127.0.0.1", web_config::PORT);

代碼已經上傳 github https://github.com/zhoumengkang/php/tree/master/php-webserver/static

如上代碼所述，只要在終端執行該文件，那么一個靜態的 web 服務器就啟動啦。

下圖為我訪問我 web 目錄下的1.jpg文件的截圖

用 PHP 來實現一個動態 Web 服務器

簡單的靜態 web 服務器已經完成了，下面的問題就是怎么讓其支持動態內容的輸出了。是不是只需要在 web 服務器內部執行完某個程序之后，把得到的結果返回給客戶端就行呢？但是這樣 web 服務器的代碼就和業務代碼耦合在一起了，怎么解決一個 web 服務器，可以運用在各個業務場景下呢？

CGI 的出現解決了這一問題。那么 CGI 是什么呢？下面這段話復制的：

CGI是外部應用程序（CGI程序）與Web服務器之間的接口標準，是在CGI程序和Web服務器之間傳遞信息的規程。CGI規范允許Web服務器執行外部程序，并將它們的輸出發送給Web瀏覽器，CGI將Web的一組簡單的靜態超媒體文檔變成一個完整的新的交互式媒體。

好暈，舉個具體的例子，比如我們在使用的 PHP 的全局變量$_SERVER['QUERY_STRING']就是 Web 服務器通過 CGI 協議之上，傳遞過來的。例如在 Nginx 中，也許你記得這樣的 fastcgi 配置

fastcgi_param  QUERY_STRING       $query_string;

沒錯 nginx 把自己的全局變量$query_string傳遞給了 fastcgi_param 的環境變量中。

下面我們也以 CGI 的QUERY_STRING作為橋梁，將客戶端請求的 uri 中的信息傳遞到 cgi 程序中去。通過putenv的方式把QUERY_STRING存入該請求的環境變量中。

我們約定 Web 服務器中訪問的資源是.cgi后綴則表示是動態訪問，這一點有點兒類似于 nginx 里配置 location 來尋找 php 腳本程序一樣。都是一種檢查是否應該請求 cgi 程序的規則。為了和 Web 服務器區別開來，我用 C 寫了一個查詢用戶信息的 cgi 程序，根據用戶 id 查詢用戶資料。

大致的訪問邏輯如下圖

用 PHP 來實現一個動態 Web 服務器

演示代碼地址： https://github.com/zhoumengkang/php/tree/master/php-webserver/dynamic

如果要運行該 demo 需要做如下操作

1.修改config.php里的項目根目錄WEB_ROOT

2.編譯cgi-demo\user.c，編譯命令gcc -o user.cgi user.c，然后將user.cgi文件放入你配置的項目根目錄下面

3.在終端執行php start.php,這樣該 web 服務器就啟動了

4.通過 http://localhost:9003/user.cgi?id=1 就可以訪問看到如下效果了

用 PHP 來實現一個動態 Web 服務器

其實只是在靜態服務器的基礎上做了一些 cgi 的判斷是請求的轉發處理，把github 上的三個文件的代碼合并到一個文件里方便大家觀看

php<?php
class web_config {
    // 監聽的端口號
    const PORT = 9003;
    // 項目根目錄
    const WEB_ROOT = "/Users/zhoumengkang/Documents/html";
    // 系統支持的 cgi 程序的文件擴展名
    const CGI_EXTENSION = "cgi";
}
class server {
    private $ip;
    private $port;
    public function __construct($ip, $port) {
        $this->ip = $ip;
        $this->port = $port;
        $this->await();
    }
    private function await() {
        $sock = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);
        if ($sock < 0) {
            echo "Error:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
        }
        $ret = socket_bind($sock, $this->ip, $this->port);
        if (!$ret) {
            echo "BIND FAILED:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
            exit;
        }
        echo "OK\n";
        $ret = socket_listen($sock);
        if ($ret < 0) {
            echo "LISTEN FAILED:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
        }
        do {
            $new_sock = null;
            try {
                $new_sock = socket_accept($sock);
            } catch (Exception $e) {
                echo $e->getMessage();
                echo "ACCEPT FAILED:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
            }
            try {
                $request_string = socket_read($new_sock, 1024);
                $response = $this->output($request_string);
                socket_write($new_sock, $response);
                socket_close($new_sock);
            } catch (Exception $e) {
                echo $e->getMessage();
                echo "READ FAILED:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
            }
        } while (TRUE);
    }
    /**
     * @param $request_string
     * @return string
     */
    private function output($request_string){
        // 靜態 GET /1.html HTTP/1.1 ...
        // 動態 GET /user.cgi?id=1 HTTP/1.1 ...
        $request_array = explode(" ",$request_string);
        if(count($request_array) < 2){
            return "";
        }
        $uri = $request_array[1];
        echo "request:".web_config::WEB_ROOT . $uri."\n";
        $query_string = null;
        if ($uri == "/favicon.ico") {
            return "";
        }
        if (strpos($uri,"?")) {
            $uriArr = explode("?", $uri);
            $uri = $uriArr[0];
            $query_string = isset($uriArr[1]) ? $uriArr[1] : null;
        }
        $filename = web_config::WEB_ROOT . $uri;
        if ($this->cgi_check($uri)) {
            $this->set_env($query_string);
            $handle = popen(web_config::WEB_ROOT.$uri, "r");
            $read = stream_get_contents($handle);
            pclose($handle);
            return $this->add_header($read);
        }
        // 靜態文件的處理
        if (file_exists($filename)) {
            return $this->add_header(file_get_contents($filename));
        } else {
            return $this->not_found();
        }
    }
    /**
     * 設置環境變量 給 cgi 程序使用
     * @param $query_string
     * @return bool
     */
    private function set_env($query_string){
        if($query_string == null){
            return false;
        }
        if (strpos($query_string, "=")) {
            putenv("QUERY_STRING=".$query_string);
        }
    }
    /**
     * 判斷請求的 uri 是否是合法的 cgi 資源
     * @param $uri
     * @return bool
     */
    private function cgi_check($uri){
        $info = pathinfo($uri);
        $extension = isset($info["extension"]) ? $info["extension"] : null;
        if( $extension && in_array($extension,explode(",",web_config::CGI_EXTENSION))){
            return true;
        }
        return false;
    }
    /**
     * 404 返回
     * @return string
     */
    private function not_found(){
        $content = "<h1>File Not Found </h1>";
        return "HTTP/1.1 404 File Not Found\r\nContent-Type: text/html\r\nContent-Length: ".strlen($content)."\r\n\r\n".$content;
    }
    /**
     * 加上頭信息
     * @param $string
     * @return string
     */
    private function add_header($string){
        return "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Length: ".strlen($string)."\r\nServer: mengkang\r\n\r\n".$string;
    }
}
$server = new server("127.0.0.1", web_config::PORT);

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