使用C#開發自己的web伺服器(圖)

來源:互聯網
上載者:User
web|web服務|web伺服器

摘要

這 篇文章討論了如何使用C#開發一個簡單的web伺服器應用程式。儘管我們可以使用任何一種支援.NET的程式設計語言開發,但我選擇了C#。本篇文章中的代碼 是使用微軟的β2版的Visual C# Compiler Version 7.00.9254 [CLR version v1.0.2914]編譯通過的,對代碼作一些小的改動後,使用β1版也可能編譯通過。該web伺服器應用程式能夠與IIS或其他任何web伺服器軟體同 時在一台伺服器上運行,只要為它指定一個閒置連接埠即可。在本篇文章中,我還假定讀者對.NET、C#或Visual Basic .Net有一定的瞭解。

該web伺服器應用程式能夠向瀏覽器返回HTML格式的檔案,而且支援映像,它不載入內嵌影像或支援任何一種指令碼語言。為了簡單起見,我將它開發成一個命令列應用程式。

準備工作

首先,我們需要為這個web伺服器應用程式定義一個根資料夾,例如,C:\MyPersonalwebServer,然後在該要根目錄下建立一個資料目錄,例如,C:\MyPersonalwebServer\Data;最後在資料目錄下建立三個檔案,例如:

Mimes.Dat
  Vdirs.Dat
  Default.Dat

Mime.Dat中將包含該web伺服器支援的MIME類型,其格式為<副檔名>; ,例如:

.html;text/html
  .htm;text/html
  .bmp;image/bmp

VDirs.Dat中包含有虛擬目錄的資訊,格式為; <物理目錄>,例如:

/; C:\myWebServerRoot/
  test/; C:\myWebServerRoot\Imtiaz\

Default.Dat中包含有虛擬目錄中檔案的資訊,例如:

default.html
  default.htm
  Index.html
  Index.htm

為簡單起見,我們將使用文字檔儲存所有的資訊,但我們也可以使用XML等其他的格式。在開始研究代碼之前,我們先來看一下在登入網站時瀏覽器需要傳遞的頭部資訊。

我們以請求test.html為例進行說明。在瀏覽器的地址欄輸入http://localhost:5050/test.html(記住,需要在URL中包括連接埠號碼),伺服器將得到下面的資訊:

〈/DRIVE:\PHYSICALDIR〉
  GET /test.html HTTP/1.1
Accept: image/gif, image/x-xbitmap, image/jpeg, image/pjpeg, application/vnd.ms-powerpoint, application/vnd.ms-excel, application/msword, */*
Accept-Language: en-usAccept-Encoding: gzip, deflate
User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.5; Windows NT 4.0; .NET CLR 1.0.2914)
Host: localhost:5050Connection: Keep-Alive
  開始編程
  namespace Imtiaz
  {
  using System;
  using System.IO;
  using System.Net;
  using System.Net.Sockets;
  using System.Text;
  using System.Threading ;
  class MyWebServer
  {
  private TcpListener myListener ;
  private int port = 5050 ; // 可以任意選擇閒置連接埠
  //產生TcpListener的構建器開始監聽給定的連接埠,它還啟動調用StartListen()方法的一個線程
  public MyWebServer()
  {
  try
  {
  //開始監聽給定的連接埠
  myListener = new TcpListener(port) ;
  myListener.Start();
  Console.WriteLine("Web Server Running... Press ^C to Stop...");
  //啟動調用StartListen方法的線程
  Thread th = new Thread(new ThreadStart(StartListen));
  th.Start() ;
  }
  catch(Exception e)
  {
  Console.WriteLine("An Exception Occurred while Listening :" +e.ToString());
  }
  }

我們定義了名字空間,包括應用程式必需的引用,初始化了構建器中的連接埠,啟動了連接埠監聽進程,建立了一個新的線程調用startlisten函數。

我們假設使用者沒有在URL中提供檔案名稱,在這種情況下我們必須自己確定預設的檔案名稱,並將它返回給瀏覽器,就象在IIS中的文檔標籤中定義預設的文檔那樣。

我們已經在default.dat中儲存了預設的檔案名稱,並將檔案儲存體在了資料目錄中。GetTheDefaultFileName函數將目錄路徑作為輸入參數,開啟default.dat檔案,在目錄中尋找檔案,根據是否找到了檔案返迴文件名或一個空格。

public string GetTheDefaultFileName(string sLocalDirectory)
  {
  StreamReader sr;
  String sLine = "";
  try
  {
  //開啟default.dat,獲得預設清單
  sr = new StreamReader("data\\Default.Dat");
  while ((sLine = sr.ReadLine()) != null)
  {
  //在web伺服器的根目錄下尋找缺少檔案
  if (File.Exists( sLocalDirectory + sLine) == true)
  break;
  }
  }
  catch(Exception e)
  {
  Console.WriteLine("An Exception Occurred : " + e.ToString());
  }
  if (File.Exists( sLocalDirectory + sLine) == true)
  return sLine;
  else
  return "";
  }

象在IIS中那樣,我們必須將虛擬目錄解析為物理目錄。在Vdir.Dat中,我們已經儲存了實際的物理目錄和虛擬目錄之間的映像關係。需要記住的是,在任何情況下,檔案的格式都是重要的。

public string GetLocalPath(string sMyWebServerRoot, string sDirName)
  {
  treamReader sr;
  String sLine = "";
  String sVirtualDir = "";
  String sRealDir = "";
  intiStartPos = 0;
  //刪除多餘的空格
  sDirName.Trim();
  // 轉換成小寫
  sMyWebServerRoot = sMyWebServerRoot.ToLower();
  // 轉換成小寫
  sDirName = sDirName.ToLower();
  try
  {
  //開啟Vdirs.dat檔案,獲得虛擬目錄
  sr = new StreamReader("data\\VDirs.Dat");
  while ((sLine = sr.ReadLine()) != null)
  {
  //刪除多餘的空格
  sLine.Trim();
  if (sLine.Length > 0)
  {
  //找到分割符
  iStartPos = sLine.IndexOf(";");
  // 轉換成小寫
  sLine = sLine.ToLower();
  sVirtualDir = sLine.Substring(0,iStartPos);
  sRealDir = sLine.Substring(iStartPos + 1);
  if (sVirtualDir == sDirName)
  {
  break;
  }
  }
  }
  }
  catch(Exception e)
  {
  Console.WriteLine("An Exception Occurred : " + e.ToString());
  }
  if (sVirtualDir == sDirName)
  return sRealDir;
  else
  return "";
  }
  我們還必須使用使用者提供的副檔名確定Mime類型。
  public string GetMimeType(string sRequestedFile)
  {
  StreamReader sr;
  String sLine = "";
  String sMimeType = "";
  String sFileExt = "";
  String sMimeExt = "";
  // 轉換成小寫
  sRequestedFile = sRequestedFile.ToLower();
  int iStartPos = sRequestedFile.IndexOf(".");
  sFileExt = sRequestedFile.Substring(iStartPos);
  try
  {
  //開啟Vdirs.dat檔案,獲得虛擬目錄
  sr = new StreamReader("data\\Mime.Dat");
  while ((sLine = sr.ReadLine()) != null)
  {
  sLine.Trim();
  if (sLine.Length > 0)
  {
  //找到分割符
  iStartPos = sLine.IndexOf(";");
  // 轉換成小寫
  sLine = sLine.ToLower();
  sMimeExt = sLine.Substring(0,iStartPos);
  sMimeType = sLine.Substring(iStartPos + 1);
  if (sMimeExt == sFileExt)
  break;
  }
  }
  }
  catch (Exception e)
  {
  Console.WriteLine("An Exception Occurred : " + e.ToString());
  }
  if (sMimeExt == sFileExt)
  return sMimeType;
  else
  return "";
  }

下面我們來編寫建立和向瀏覽器(用戶端)發送頭部資訊的函數。

public void SendHeader( string sHttpVersion,
  string sMIMEHeader,
  int iTotBytes,
  string sStatusCode,
  ref Socket mySocket)
  {
  String sBuffer = "";
  //如果使用者沒有提供Mime類型,則將其預設地設定為text/html
  if (sMIMEHeader.Length == 0 )
  {
  sMIMEHeader = "text/html"; // Default Mime Type is text/html
  }
  sBuffer = sBuffer + sHttpVersion + sStatusCode + "\r\n";
  sBuffer = sBuffer + "Server: cx1193719-b\r\n";
  sBuffer = sBuffer + "Content-Type: " + sMIMEHeader + "\r\n";
  sBuffer = sBuffer + "Accept-Ranges: bytes\r\n";
  sBuffer = sBuffer + "Content-Length: " + iTotBytes + "\r\n\r\n";
  Byte[] bSendData = Encoding.ASCII.GetBytes(sBuffer);
  SendToBrowser( bSendData, ref mySocket);
  Console.WriteLine("Total Bytes : " + iTotBytes.ToString());
  }
  SendToBrowser函數向瀏覽器發送資訊,這是一個工作量比較大的函數。
  public void SendToBrowser(String sData, ref Socket mySocket)
  {
  SendToBrowser (Encoding.ASCII.GetBytes(sData), ref mySocket);
  }
  public void SendToBrowser(Byte[] bSendData, ref Socket mySocket)
  {
  int numBytes = 0;
  try
  {
  if (mySocket.Connected)
  {
  if (( numBytes = mySocket.Send(bSendData, bSendData.Length,0)) == -1)
  Console.WriteLine("Socket Error cannot Send Packet");
  else
  {
  Console.WriteLine("No. of bytes send {0}" , numBytes);
  }
  }
  else
  Console.WriteLine("Connection Dropped....");
  }
  catch (Exception e)
  {
  Console.WriteLine("Error Occurred : {0} ", e );
  }
  }
  我們已經有了編寫一個互連網伺服器應用程式的一些組件,下面我們將討論互連網伺服器應用程式中的關健函數。
  public void StartListen()
  {
  int iStartPos = 0;
  String sRequest;
  String sDirName;
  String sRequestedFile;
  String sErrorMessage;
  String sLocalDir;
  String sMyWebServerRoot = "C:\\MyWebServerRoot\\";
  String sPhysicalFilePath = "";
  String sFormattedMessage = "";
  String sResponse = "";
  while(true)
  {
  //接受一個新的串連
  Socket mySocket = myListener.AcceptSocket() ;
  Console.WriteLine ("Socket Type " +mySocket.SocketType );
  if(mySocket.Connected)
  {
  Console.WriteLine("\nClient Connected!!\n==================\n
  CLient IP {0}\n", mySocket.RemoteEndPoint) ;
  //產生一個位元組數組,從用戶端接收資料
  Byte[] bReceive = new Byte[1024] ;
  int i = mySocket.Receive(bReceive,bReceive.Length,0) ;
  //將位元組型資料轉換為字串
  string sBuffer = Encoding.ASCII.GetString(bReceive);
  //上前我們將只處理GET類型
  if (sBuffer.Substring(0,3) != "GET" )
  {
  Console.WriteLine("Only Get Method is supported..");
  mySocket.Close();
  return;
  }
  // 尋找HTTP請求
  iStartPos = sBuffer.IndexOf("HTTP",1);
  // 擷取“HTTP”文本和版本號碼,例如,它會返回“HTTP/1.1”
  string sHttpVersion = sBuffer.Substring(iStartPos,8);
  //解析請求的類型和目錄/檔案
  sRequest = sBuffer.Substring(0,iStartPos - 1);
  //如果存在\符號,則使用/替換
  sRequest.Replace("\\","/");
  //如果提供的檔案名稱中沒有/,表明這是一個目錄,我們解危需要尋找預設的檔案名稱
  if ((sRequest.IndexOf(".") <1) && (!sRequest.EndsWith("/")))
  {
  sRequest = sRequest + "/";
  }
  //解析請求的檔案名稱
  iStartPos = sRequest.LastIndexOf("/") + 1;
  sRequestedFile = sRequest.Substring(iStartPos);
  //解析目錄名
  sDirName = sRequest.Substring(sRequest.IndexOf("/"), sRequest.LastIndexOf("/")-3);
  上面的代碼無須多加解釋,它接收使用者的請求,將使用者的請求由位元組型資料轉換為字串型資料,然後尋找請求的類型,解析HTTP的版本號碼、檔案和目錄資訊。
  // 確定物理目錄
  if ( sDirName == "/")
  sLocalDir = sMyWebServerRoot;
  else
  {
  //獲得虛擬目錄
  sLocalDir = GetLocalPath(sMyWebServerRoot, sDirName);
  }
  Console.WriteLine("Directory Requested : " + sLocalDir);
  //如果物理目錄不存在,則顯示出錯資訊
  if (sLocalDir.Length == 0 )
  {
  sErrorMessage = "〈H2〉Error!! Requested Directory does not exists〈/H2〉〈Br〉";
  //sErrorMessage = sErrorMessage + "Please check data\\Vdirs.Dat";
  //對資訊進行格式化
  SendHeader(sHttpVersion, "", sErrorMessage.Length, " 404 Not Found", ref mySocket);
  //向瀏覽器發送資訊
  SendToBrowser(sErrorMessage, ref mySocket);
  mySocket.Close();
  continue;
  }

提 示:微軟的IE瀏覽器一般情況下總會顯示一個比較“友好”一點的HTTP錯誤網頁,如果要顯示我們的Web伺服器應用程式的錯誤資訊,需要禁用IE中“顯 示友好HTTP錯誤資訊”的功能,方法是依次點擊“工具”->“互連網工具”,然後在其中的“進階”標籤中即可以看到該選項。

如 果使用者沒有提供目錄名,Web伺服器應用程式會使用GetLocalPath函數擷取物理目錄的資訊,如果目錄不存在(或者沒有映射為Vdir.Dat中 的條目),就會向瀏覽器發送錯誤資訊。接下來Web伺服器應用程式會確定檔案名稱,如果使用者沒有提供檔案名稱,Web伺服器應用程式可以調用 GetTheDefaultFileName函數擷取檔案名稱,如果有錯誤發生,則會將錯誤資訊發送到瀏覽器。

//如果檔案名稱不存在,則尋找預設檔案清單
  if (sRequestedFile.Length == 0 )
  {
  // 擷取預設的檔案名稱
  sRequestedFile = GetTheDefaultFileName(sLocalDir);
  if (sRequestedFile == "")
  {
  sErrorMessage = "〈H2〉Error!! No Default File Name Specified〈/H2〉";
  SendHeader(sHttpVersion, "", sErrorMessage.Length, " 404 Not Found",
  ref mySocket);
  SendToBrowser ( sErrorMessage, ref mySocket);
  mySocket.Close();
  return;
  }
  }

下面我們來識別Mime類型:

String sMimeType = GetMimeType(sRequestedFile);
  //構建實體路徑
  sPhysicalFilePath = sLocalDir + sRequestedFile;
  Console.WriteLine("File Requested : " + sPhysicalFilePath);
  最後一個步驟是開啟被請求的檔案,並將它發送給瀏覽器。
  if (File.Exists(sPhysicalFilePath) == false)
  {
  sErrorMessage = "〈H2〉404 Error! File Does Not Exists...〈/H2〉";
  SendHeader(sHttpVersion, "", sErrorMessage.Length, " 404 Not Found", ref mySocket);
  SendToBrowser( sErrorMessage, ref mySocket);
  Console.WriteLine(sFormattedMessage);
  }
  else
  {
  int iTotBytes=0;
  sResponse ="";
  FileStream fs = new FileStream(sPhysicalFilePath, FileMode.Open,FileAccess.Read,
  FileShare.Read);
  // 建立一個能夠從FileStream中讀取位元組資料的reader
  BinaryReader reader = new BinaryReader(fs);
  byte[] bytes = new byte[fs.Length];
  int read;
  while((read = reader.Read(bytes, 0, bytes.Length)) != 0)
  {
  // 從檔案中讀取資料,並將資料發送到網路上
  sResponse = sResponse + Encoding.ASCII.GetString(bytes,0,read);
  iTotBytes = iTotBytes + read;
  }
  reader.Close();
  fs.Close();
  SendHeader(sHttpVersion, sMimeType, iTotBytes, " 200 OK", ref mySocket);
  SendToBrowser(bytes, ref mySocket);
  //mySocket.Send(bytes, bytes.Length,0);
  }
  mySocket.Close();
  }
  }
  }
  }
  }

編譯和執行

可以使用下圖所示的命令編譯我們的Web伺服器應用程式:

在我使用的.NET開發工具中,無須指定任何庫的名字,在較老版本的.NET開發工具中,可能會需要使用/r參數添加對dll庫檔案的引用。

要運行該Web伺服器應用程式,只要如下圖那樣輸入程式的名字,並按斷行符號鍵即可。

Now, let say user send the request, our web server will identify the default file name and sends to the browser.

現在,我們假設使用者發送了請求,我們的Web伺服器應用程式將會決定使用預設的檔案,並將它返回給瀏覽器。如下圖所示:

當然了,使用者也可以請求影像檔

可能的改進

WebServer仍然有許多地方可以加以改進。它不支援內嵌影像和指令碼,讀者可以自己編寫ISAPI過濾器,也可以使用IIS ISAPI過濾器。

結束語

本篇文章展示了開發Web伺服器的基本原理,我們仍然可以對文章中的Web伺服器應用程式進行許多改進,希望它能夠起到拋磚引玉的作用,對讀者有所啟迪。



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