Tiny Httpd

CSAPP中实现了一个Robust I/O package，它在文件读写IO函数（文件IO函数也称为不带缓冲的IO函数）上做出的改进：

• short cut（不足值）的自动处理；
• 提供了带缓冲的IO包装函数。

short cut的处理

先看看两个文件读写IO函数：

ssize_t read(int filedes, void *buf, size_t nbytes);
ssize_t write(int filedes, void *buf, size_t nbytes);

在进行读｜写文件操作时，实际读｜写的字节数（函数的返回值）和期望读的字节数可能不同，这两个值的差就是不足值。

在读操作中很多情况会产生这种不足值：

• 读到了文件尾；
• 从终端、网络或管道读时，由于缓冲机制的影响或传输的数据量未达到要求；
• 被信号中断。

在写操作中，返回值通常遇期望写的字节数相同，当写操作被信号中断时也会出现不足值的情况。

在实际的网络通信中，这种不足值并不代表错误，为了能够自动处理这些不足值的情况，实现read()和write()的包装函数rio_readn()，rio_writen()。rio_readn()包装函数的实现：

ssize_t rio_readn(int filedes, void *buf, size_t nbytes) {
    ssize_t nread;
    size_t left = nbytes;
    char *bufp = buf;

    while (left) {
        nread = read(filedes, bufp, left);
        if (-1 == nread) {
            // 当read()被信号中断时，重启read()
            if (errno == EINTR)
                continue;
            return -1;
        } else if (0 == EINTR) {
            break;
        } else {
            bufp += nread;
            left -= nread;
        }
    }
    return nbytes-left;
}

具体实现这种处理的机制：

• 返回的情况：read()系统调用出错｜read()读到EOF｜read()读到所需字节数
• 当read()被信号中断时，自动重启read()。read是一个慢系统调用，慢指的是它是可能会永远阻塞，当它被信号中断时，有些系统不会在信号处理程序返回后重启这个系统调用，而是直接返回－1。

带缓冲的IO

考虑网络服务器的一个服务场景，当客户端telnet到服务器时，服务器需要逐行获取请求内容，这样可以通过每次通过read()读入一个字节，判断它是否是'\n'来实现。但这样实现存在一个很大的问题：每次系统调用只读了一个字节，效率很低，一种更好的实现方式是每次读取很多字节到一个应用级缓冲，在从缓冲中逐个读入字符，直到'\n'。

基于这种考虑，需要实现了编写带缓冲的IO函数。

一个缓冲区和一个文件描述符对应，这样的缓冲区的结构：

typedef struct {
    char rio_buf[BUF_SIZE];
    char *rio_bufptr;   // 指向下个未读的字符
    int rio_fd;
    int rio_cnt;        // 剩余未读的字节数
} rio_buf_t;

带缓冲的读包装函数的实现：

ssize_t rio_buf_read(rio_buf_f *rp, void *buf, size_t nbytes) {
    ssize_t nread;
    size_t read_bytes;

    while (0 == rp->rio_cnt) {
        nread = read(rp->rio_fd, rp->rio_buf, BUF_SIZE);
        if (-1 == nread) {
            if (errno = EINTR)
                continue;
            return -1;
        } else if (0 == nread) {
            return 0; 
        } else {
            rp->rio_bufp = rp->rio_buf;
            rp->rio_cnt = nread;
        }
    }

    read_bytes = rp->rio_cnt > nbytes : nbytes, rp->rio_cnt;
    memcpy(buf, rp->rio_bufp, read_bytes);
    rp->rio_cnt -= read_bytes;
    rp->rio_bufp += read_bytes;

    return read_bytes;
}

当缓冲区为空时，rio_buf_read()会请求BUF_SIZE大小的数据，读取到数据之后再降缓冲区中的数据返回给调用者。rio_buf_read()没有去处理short cut的情况，这种设计是为了保持read()和rio_buf_read()语义的一致性，当需要用带缓冲的io函数代替不带缓冲的io函数时只需要将read()替换成rio_buf_read()即可。

再rio_buf_read()的基础上实现带缓冲的rio_buf_readline()和rio_buf_readn()就很简单了。

rio_readline()调用rio_buf_read()每次请求一个字节，判断它是不是换行符；rio_buf_readn()和rio_readn()的实现类似，只需要将其中的read()替换成rio_buf_read()。

在同一个fd上不能同时使用带缓冲的IO函数和不带缓冲的IO函数

由于带缓冲的IO函数每次可能请求多于实际返回的数据，也就是在缓冲区可能还会保存一部分未读数据，这个时候调用不带缓冲的IO函数可能会造成不可预知的结果

tiny－webserver

实现一个非常简单的httpd：

• 当前只支持POST和GET两种方式；
• 对于每个服务请求，创建一个线程来为其服务;
• 支持静态文件请求和动态请求（cgi-bin下的可执行文件）。

和常见的服务器客户端编程模式一样，服务器创建、绑定和监听套接字后，执行一个循环，从监听套接字上接收一个服务请求，创建一个线程来为其服务。

客户端请求的第一行的格式为： METHOD URI HTTP_PROCOTOL

METHOD说明了请求的方式，URI中包含了请求的文件以及可能包含的参数。程序根据URI来区分动态请求和静态请求：如果URI中包含子串"cgi-bin"，则判定这是一个动态请求，否则它是一个静态请求。

对于静态请求，读取文件返回给客户端。

对于动态请求，创建一个子进程来执行cgi-bin中的可执行文件，若请求方法为POST，父进程需要将请求的content通过管道传送给子进程。子进程通过管道将执行的输出传递给父进程，父进程再将其返回给客户端。

代码托管于Github