C++实现的简易WEB服务器

1 项目描述：

一个基于c++实现的web服务器，可以对http请求进行解析响应，可以支持上万的QPS

2 项目环境：

linux，c++14，MySql

3 项目要点：

实现了基于epoll和线程池的多线程Reactor高并发模型；
实现了基于小根堆实现的计时器，用来关闭超时的停止活动的客户端连接；
实现了基于单例和阻塞队列的异步日志系统，用来记录服务器的运行状态；
实现了基于RAII机制的数据库连接池，用来减少数据库连接建立和关闭的开销。
使用标准库容器封装char，用来实现缓冲区的自动增长；
使用正则表达式和状态机来解析HTTP请求消息，用来实现对静态资源的请求。

4 项目细节

4.1 工作逻辑

main函数中先初始化服务器WebServer对象server，调用 server.Start(); 函数启动服务器。

WebServer类中启动服务器的start函数如下：

函数循环调用epoll来监听连接事件，写事件和读事件，并对这些事件进行相应的处理，对于监听到的异常事件，服务器关闭相关的客户端连接。

c++ /* 启动服务器 */ void WebServer::Start() { int timeMS = -1; // epoll wait timeout == -1 无事件将阻塞 if(!isClose_) { LOG_INFO("========== Server start =========="); } // 循环调用epoll while(!isClose_) { // 解决超时连接 if(timeoutMS_ > 0) { timeMS = timer_->GetNextTick(); // 清除超时的客户端连接，并得到下一次超时的时间 } int eventCnt = epoller_->Wait(timeMS); // 使得epoller_wait阻塞超过timeMS时间返回 for(int i = 0; i < eventCnt; i++) { /* 处理事件 */ int fd = epoller_->GetEventFd(i); uint32_t events = epoller_->GetEvents(i); if(fd == listenFd_) { //处理监听事件 DealListen_(); } else if(events & (EPOLLRDHUP | EPOLLHUP | EPOLLERR)) { //异常 assert(users_.count(fd) > 0); CloseConn_(&users_[fd]); } else if(events & EPOLLIN) { //处理读操作 assert(users_.count(fd) > 0); DealRead_(&users_[fd]); } else if(events & EPOLLOUT) { //处理写操作 assert(users_.count(fd) > 0); DealWrite_(&users_[fd]); } else { LOG_ERROR("Unexpected event"); } } } }

但监听到连接事件的时候，程序调用 DealListen_ 函数对连接进行处理，函数具体如下，程序调用accept函数建立与客户端的连接，在ET模式模式下我们需要一次性处理所有的连接。

```c++ / 处理连接事件 / void WebServer::DealListen_() { struct sockaddr_in addr; //保存连接的客户端的地址 socklen_t len = sizeof(addr); do { //非阻塞的accept int fd = accept(listenFd_, (struct sockaddr *)&addr, &len);

    if(fd <= 0) { return;}
    else if(HttpConn::userCount >= MAX_FD) {
        SendError_(fd, "Server busy!");
        LOG_WARN("Clients is full!");
        return;
    }

    AddClient_(fd, addr);            //添加客户端
} while(listenEvent_ & EPOLLET);     //ET模式：需要一次性处理全部的连接

} ```

AddClient_函数将每一个客户端连接都封装成为HttpConn类，并给这个客户端注册写事件，使得epoll可以监听到该客户端的请求（HttpConn类中的文件描述符的读事件）。

c++ void WebServer::AddClient_(int fd, sockaddr_in addr) { assert(fd > 0); users_[fd].init(fd, addr); if(timeoutMS_ > 0) { // 超时调用回调函数，关闭连接 timer_->add(fd, timeoutMS_, std::bind(&WebServer::CloseConn_, this, &users_[fd])); } // 给这个客户端注册写事件 epoller_->AddFd(fd, EPOLLIN | connEvent_); SetFdNonblock(fd); LOG_INFO("Client[%d] in!", users_[fd].GetFd()); }

但监听到读事件的时候，程序调用 DealRead_ 函数对读时间进行处理，传入的参数为epoll监听到写事件的文件描述符对应的HttpConn，函数具体如下，程序将读的工作（OnRead_工作函数）添加到线程池中的工作队列中，交给线程池中的线程去处理。

c++ /* 处理读事件 */ void WebServer::DealRead_(HttpConn* client) { assert(client); ExtentTime_(client); // 延长超时时间 //由线程池中的子线程来处理读操作 threadpool_->AddTask(std::bind(&WebServer::OnRead_, this, client)); }

OnRead_工作函数如下，程序调用对应客户端连接的read函数，将客户端连接的套接字中读数据到改客户端连接的对应的readBuff_中。

c++ /* 线程池中的子线程的读工作函数 */ void WebServer::OnRead_(HttpConn* client) { assert(client); int ret = -1; int readErrno = 0; ret = client->read(&readErrno); // 读取客户端套接字的数据，读到httpconn的读缓存区 if(ret <= 0 && readErrno != EAGAIN) { // 读异常就关闭客户端 CloseConn_(client); return; } // 业务逻辑的处理（先读后处理） OnProcess(client); }

c++ ssize_t HttpConn::read(int* saveErrno) { ssize_t len = -1; do { // 客户端的套接字中读数据到readBuff_中 len = readBuff_.ReadFd(fd_, saveErrno); if (len <= 0) { break; } } while (isET);//ET:要一次性全部读出 return len; }

当读事件完成以后，需要调用OnProcess函数对读到的数据进行处理（对读到的请求数据进行解析和响应）。

c++ /* 处理读（请求）数据的函数 */ void WebServer::OnProcess(HttpConn* client) { if(client->process()) { epoller_->ModFd(client->GetFd(), connEvent_ | EPOLLOUT);//相应成功，修改监听事件为写 } else { epoller_->ModFd(client->GetFd(), connEvent_ | EPOLLIN); } }