python构建简单的静态web服务器

python搭建简单的静态web服务器

[TOC]

储备知识

一丢丢的python（io和多线程的知识）
一丢丢的http协议
一丢丢的tcp/ip协议（当然不了解也没关系）
一丢丢的正则表达式知识

web服务器基本原理

当在浏览器的地址栏输入一个ip与端口之后，浏览器就会通过tcp/ip协议与相应的主机端口进程建立联系。经历过三次握手之后就会将http请求发送到相应的服务器进程去，之前我们了解的http协议在服务进程收到的其实就是一串有特殊格式的字符串。

当我们浏览器输入localhost:9876 后服务进程实际收到的如下：

大致流程

在服务端建立tcp服务进程，为了保证服务端可以同时处理多个请求，我们需要在每接受一个请求后为其单独使用一个线程（或者进程）为其进行服务。

server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
server.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)
address = ('', 9876)
server.bind(address)
server.listen(10)
try:
    while True:
        print("-------等待接受服务----------")
        client, client_address = server.accept()
        print("-------接受服务成功----------")
        # 如果使用进程服务，可以在在后面把client关闭。
        p = Thread(target=deal_socket, args=(client,))
        p.start()
except Exception as e:
       print(e)
finally:
       server.close()
       print("-------服务结束----------")

这里的deal_socket函数就是我们为一个请求服务的函数，在一个单独的线程中运行。

在处理url请求的函数中，我们需要读取出客户端的http请求。

def deal_socket(client):
    print("-------开启新的线程----------")
    try:
        data = client.recv(1024)
        if len(data) > 0:
            fileName = get_request_name_from_http(data.decode("utf-8"))
            writeHtml(client, fileName)
    finally:
        client.close()
        print("-------关闭新的线程----------")

在这里的data就是我们读取到的http服务请求，当其长度等于0时代表客户端已经关闭了tcp连接。
这里的get_request_name_from_http()需要我们解析出请求的静态资源
这里的writeHtml()将静态文本写回到客户端。

在get_request_name_from_http函数中我们需要从原始的url请求中解析出http请求中我们需要的请求资源部分，这里我们可以通过正则表达式完成简单的完成解析。

def get_request_name_from_http(http):
    # 注意这里通过非贪婪模式匹配
    r = re.search(r"GET /(.+?) ", http)
    fileName = ""
    if r != None:
        fileName = r.group(1)
    return fileName

请求的http大概格式是这样（当我们访问http://localhost:9876/html/index.html时）

GET /html/index.html HTTP/1.1
Host: localhost:9876
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=0
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/59.0.3071.109 Safari/537.36

第一行就是我们请求的静态资源，我们将其通过非贪婪模式的正则表达式扣出来。

在解析到请求的静态地址后就是简单的读取请求的文件，然后已http协议的格式返回回去就行了。

def writeHtml(client, fileName):
    rspHead = None
    rspBody = None
    if not os.path.exists(fileName):
        rspHead = "HTTP/1.1 404 error\r\nServer: foreverServer\r\n\r\n"
        rspBody = "file not found"
    else:
        rspHead = "HTTP/1.1 200 OK\r\nServer: foreverServer\r\n\r\n"
        html = open(fileName, 'r', encoding='UTF-8')
        rspBody = html.read()
    client.send((rspHead + rspBody).encode("utf-8"))

当请求的静态文件不存在时，将返回给客户端文件不存在。
上面的相应格式是根据http相应报文的格式而定的，否则浏览器会不识别：

在Windows中\r\n分别代表回车和换行，而现在在unix系统中\n就代表了回车换行。

完整代码

下面是完整的服务代码，不到60行就可以完成一个简单的静态web服务器，这就是python的魅力：

from socket import *
from threading import Thread
import os
import re
def get_request_name_from_http(http):
    r = re.search(r"GET /(.+?) ", http)
    fileName = ""
    if r != None:
        fileName = r.group(1)
    return fileName
def writeHtml(client, fileName):
    rspHead = None
    rspBody = None
    if not os.path.exists(fileName):
        rspHead = "HTTP/1.1 404 error\r\nServer: foreverServer\r\n\r\n"
        rspBody = "file not found"
    else:
        rspHead = "HTTP/1.1 200 OK\r\nServer: foreverServer\r\n\r\n"
        html = open(fileName, 'r', encoding='UTF-8')
        rspBody = html.read()
    client.send((rspHead + rspBody).encode("utf-8"))
def deal_socket(client):
    print("-------开启新的线程----------")
    try:
        data = client.recv(1024)
        if len(data) > 0:
            fileName = get_request_name_from_http(data.decode("utf-8"))
            writeHtml(client, fileName)
    finally:
        client.close()
        print("-------关闭新的线程----------")
def main():
    server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
    server.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)
    address = ('', 9876)
    server.bind(address)
    server.listen(10)
    try:
        while True:
            print("-------等待接受服务----------")
            client, client_address = server.accept()
            print("-------接受服务成功----------")
            # 就这里和多线程不同，并且千万不能把client关掉
            p = Thread(target=deal_socket, args=(client,))
            p.start()
    except Exception as e:
        print(e)
    finally:
        server.close()
        print("-------服务结束----------")
if __name__ == "__main__":
    main()

到此就用python构建了史上最挫的静态wen服务器了，直接在浏览其输入静态html请求就可以显示网页了：

虽然很挫，不过web服务器的基本原理就是如此，牛逼的服务器也只是在这之上做了很多完善，下一篇我们将采用python提供的WSGI标准完成一个动态的web框架。

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