[SW 정글] 5/13 TIL - 웹서버

배운 것

 

웹 기초

 

웹 클라이언트와 서버는 HTTP(Hypertext Transfer Protocol)라고 하는 텍스트 기반 응용 수준 프로토콜을 사용해서 상호 연동한다.

 

웹 클라이언트(=browser)는 서버로의 인터넷 연결을 오픈하고 컨텐츠 요청을한다.

 

서버는 요청한 컨텐츠로 응답하고, 그 후에 연결을 닫아준다.

 

브라우저는 컨텐츠를 읽고 이것을 스크린에 보여준다.

 

HTTP와 FTP(File Transfer Protocol)와의 주요차이점은 웹 컨텐츠는 HTML(Hyper Text Markup Language)이라는 언어로 작성될 수 있다는 것이다.

 

웹 컨텐츠

 

웹클라이언트와 서버에게 컨텐츠는 연관된 MIME(Multipurpose Internet Mail Extensions)타입을 갖는 바이트 배열이다.

 

아래는 많이 쓰이는 MIME 타입이다.

 

MIME type	Description
text/html	HTML page
text/plain	Unformatted text
application/postscript	Postscript document
image/gif	Binary image encoded in GIF format
image/png	Binary image encoded in PNG format
image/jpeg	Binary image encoded in JPEN format

 

웹 서버는 두 가지 서로 다른 방법으로 클라이언트에게 컨텐츠를 제공한다.

 

1) 디스크 파일을 가져와서 그 내용을 클라이언트에게 보낸다. 디스크 파일은 static contents라고 하며, 파일을 클라이언트에게 돌려주는 작업은 static contents를 처리한다고 말한다.

 

2) 실행파일을 돌리고, 그 출력을 클라이언트에게 보낸다. 실행파일이 런타임에 만든 출력을 Dynamic contents라고 하며, 프로그램을 실행하고 그 결과를 클라이언트에게 보내주는 과정을 Dynamic contents 처리라고 한다.

 

초기의 웹 동작원리

초기의 웹은 http.response의 형태가 html, css, image 파일을 받아온다.

 

그리고 (1) 구문분석  (2) 자료구조(비선형트리) DOM을 생성하고 (3) 렌더링 엔진을 통해 화면에 렌더링해주는 구조였다.

 

 

 

그러나, 읽어올 수 잇는 데이터 들이 정적(고정)이었고, 많은 개발자들은 이것에 불만을 품었다고 한다.

(왜냐하면, 사용자와 서버가 서로 통신(데이터를 주고받음)을 하고 싶었기 때문이다.)

 

 

그래서 나온 형태가 아래와 같다.

 

 

웹 동작구조(현재)

 

사용자들과 소통하기 위해서는 사용자들의 상태를 저장해야하는데 

 

이전 게시물에서 말했듯이 HTTP는 stateless. 즉, 상태가 없었다. 다른말로 상태를 저장할 방법이 없다.

 

그래서 나온 것이 data base(back-end server)다.

 

HTTP가 상태를 저장못하니, 데이터베이스에 상태를 저장하고 불러오는 방식으로 통신을 한다.

 

또한 속도를 높이기 위해

 

client에서 스스로 html파일을 생성하고 data(JSON)을 받아 변경해주는 방법을 사용하고 있다.(ex, react, vue)

 

 

 

tiny web server 구현하기

 

 

설명은 주석으로 대체한다...

/* $begin tinymain */
/*
 * tiny.c - A simple, iterative HTTP/1.0 Web server that uses the
 *     GET method to serve static and dynamic content.
 *
 * Updated 11/2019 droh
 *   - Fixed sprintf() aliasing issue in serve_static(), and clienterror().
 */
#include "csapp.h"

void doit(int fd);
void read_requesthdrs(rio_t *rp);
int parse_uri(char *uri, char *filename, char *cgiargs);
void serve_static(int fd, char *filename, int filesize);
void get_filetype(char *filename, char *filetype);
void serve_dynamic(int fd, char *filename, char *cgiargs);
void clienterror(int fd, char *cause, char *errnum, char *shortmsg,
                 char *longmsg);

// argc : 메인함수에 전달되는 정보의 개수 (무조건 최소 1개 : 실행경로)
// argv : argv[0] 경로 인자
// ex) ./tiny -> argc : 2  argv[0] : ./tiny argv[1] : 5000
int main(int argc, char **argv) {
  int listenfd, connfd;
  char hostname[MAXLINE], port[MAXLINE]; // // MAXBUF 8192(Max I/O buffer size)
  socklen_t clientlen;
  struct sockaddr_storage clientaddr; // sockaddr_storage 구조체는 모든 형태의 소켓 주소를 저장하기에 충분
  
  /* Check command line args */
  if (argc != 2) { // ./tiny 시에 port 적지 않았다면 오류 출력 -> ./tiny port번호 해야함
    fprintf(stderr, "usage: %s <port>\n", argv[0]);
    exit(1);
  }

  listenfd = Open_listenfd(argv[1]); // 왜 3이나오는지는 모르겠지만 3이 나옴

  while (1) {
    // 반복적으로 연결 요청을 접수하고
    clientlen = sizeof(clientaddr);
    connfd = Accept(listenfd, (SA *)&clientaddr,
                    &clientlen);  // line:netp:tiny:accept
    Getnameinfo((SA *)&clientaddr, clientlen, hostname, MAXLINE, port, MAXLINE,
                0);
    printf("Accepted connection from (%s, %s)\n", hostname, port);
    doit(connfd);   // 트랜잭션 수행 line:netp:tiny:doit
    Close(connfd);  // 자신쪽의 연결 끝을 닫는다. line:netp:tiny:close
  }
}

// doit function processes one HTTP Transaction.
void doit(int fd)
{
  int is_static;
  struct stat sbuf;
  char buf[MAXLINE], method[MAXLINE], uri[MAXLINE], version[MAXLINE];
  char filename[MAXLINE], cgiargs[MAXLINE];
  /*
   * Rio Package: 짧은 카운트에서 발생할 수 있는 네트워크 프로그램 같은 응용에서 편리하고,
     안정적이고 효율적인 I/O 제공
  */
  rio_t rio;

  // Read request line and headers
  // open한 식별자마다 한 번 호출. 
  // 함수는 식별자 clientfd를 주소 rio에 위치한 rio_t타입의 읽기 버퍼와 연결한다.
  Rio_readinitb(&rio, fd);
  // 다음 텍스트 줄을 파일 rio(종료 새 줄 문자를 포함)에서 읽고, 
  // 이것을 메모리 buf로 복사하고, 텍스트 라인을 NULL(0)문자로 종료시킴
  Rio_readlineb(&rio, buf, MAXLINE);
  printf("Request headers:\n");
  // buf에는 Request headers가 저장되고 method, uri, version의 정보가 들어가 있음
  printf("%s", buf);
  // sscanf(): buf에서 argumment-list가 제공하는 위치로 데이터 읽음
  sscanf(buf, "%s %s %s", method, uri, version);
  // only GET method supported
  // GET이면 0반환
  if(strcasecmp(method, "GET")){
    clienterror(fd, method, "501", "Not implemented", "Tiny does not implement this method");
    return;
  }
  // Read Request header
  read_requesthdrs(&rio);

  // 찾는 파일이 디스크 상에 있지 않으면, 에러메시지를 클라이언트에 보내고 리턴
  is_static = parse_uri(uri, filename, cgiargs);
  if(stat(filename, &sbuf)<0){
    clienterror(fd, filename, "404", "Not found", "Tiny couldn't find this file");
    return;
  }

  // Serve static content
  // check if file is static
  if(is_static){
    // check file have read permission 
    if(!(S_ISREG(sbuf.st_mode)) || !(S_IRUSR & sbuf.st_mode)){
      /*
        S_ISREG(mode) : mode가 regular file인지 확인
        S_IRUSR : read by owner
      */
      clienterror(fd, filename, "403", "Forbidden", "Tiny couldn't read the file");
      return;
    }
    serve_static(fd, filename, sbuf.st_size); // 읽기 권한 있다면 클라이언트에게 정적 콘텐츠 제공
  }
  // Serve dynamic content
  else{
    // check file is excuteable
    if(!(S_ISREG(sbuf.st_mode)) || !(S_IXUSR & sbuf.st_mode)){
      /*
       S_IXUSR: Execute by owner
      */
      clienterror(fd, filename, "403", "Forbidden", "Tiny couldn't run the CGI program");
      return;
    }
    serve_dynamic(fd, filename, cgiargs); // 실행 권한 있다면 클라이언트에게 동적 콘텐츠 제공
  }
}

// send errorMSG to client
/*
 * HTTP 응답을 응답 라인에 적절한 상태 코드와 상태 메시지와 함께 클라이언트에 보내며,
 * 브라우저 사용자에게 에러를 설명하는 응답 본체에 HTML 파일도 함께 보냄
 * (HTML 응답은 본체에서 콘텐츠의 크기와 타입을 나타내야 한다)
 */
void clienterror(int fd, char *cause, char *errnum, char *shortmsg, char *longmsg)
{
  char buf[MAXLINE], body[MAXBUF];

  // Build the HTTP response body
  sprintf(body,"<html><title>Tiny Error</title>");
  sprintf(body,"%s<body bgcolor=""ffffff"">\r\n", body);
  sprintf(body,"%s%s : %s\r\n", body, errnum, shortmsg);
  sprintf(body,"%s<p>%s: %s\r\n", body, longmsg, cause);
  sprintf(body,"%s<hr><em>The Tiny Web server</em>\r\n", body);

  // Print the HTTP response
  sprintf(buf, "HTTP/1.0 %s %s \r\n", errnum, shortmsg);
  Rio_writen(fd, buf, strlen(buf));
  sprintf(buf, "Content-type : text/html\r\n");
  Rio_writen(fd, buf, strlen(buf));
  sprintf(buf, "Content-length: %d\r\n\r\n", (int)strlen(body));
  Rio_writen(fd,buf, strlen(buf));
  Rio_writen(fd, body, strlen(body));
}


// Read and ignore request headers
void read_requesthdrs(rio_t *rp)
{
  char buf[MAXLINE];

  Rio_readlineb(rp, buf, MAXLINE); // Read up to MAXLINE
  // carriage return과 line feed 쌍으로 구성되어 있다는 점을 주목해라
  while(strcmp(buf, "\r\n")){ // EOF (한줄 전체가 개행 문자인 곳) 만날때까지 계속 읽기
    Rio_readlineb(rp, buf, MAXLINE);
    printf("%s", buf);
  }
  return;
}


// Analysis HTTP URI
int parse_uri(char *uri, char *filename, char * cgiargs)
{
  char *ptr;

  // 실행파일의 홈디렉토리는 /cgi-bin이라고 가정한다
  if(!strstr(uri, "cgi-bin")){ // if for static content
    strcpy(cgiargs, ""); // delete cgi args 
    strcpy(filename, "."); // uri를 ./index.html같은 상대 리눅스 경로이름으로 변환한다.
    strcat(filename, uri); // strcat(*str1, *str2) : str2를 str1에 연결하고 NULL 문자로 결과 스트링 종료
    if(uri[strlen(uri) -1 ] == '/'){ // 만일 uri가 /문자로 끝난다면
      // 기본파일이름을 추가한다.
      strcat(filename, "home.html");
    }
    return 1;
  }
  else{ // if for Dynamic content
    // delete all cgi args
    ptr = index(uri, "?");
    if(ptr){
      strcpy(cgiargs, ptr+1); // 물음표 뒤에 인자 붙이기
      *ptr = "\0";            // 포인터는 문자열 마지막으로 위치
    }
    else{
      strcpy(cgiargs, "");
    }
    // 나머지 uri 부분을 상대 리눅스 파일 이름으로 변환한다.
    strcpy(filename, ".");
    strcat(filename, uri);
    return 0;
  }
}

void serve_static(int fd, char *filename, int filesize)
{
  int srcfd;
  char *srcp, filetype[MAXLINE], buf[MAXBUF];

  // Send response headers to client
  get_filetype(filename, filetype);
  // 파일 이름의 접미어 부분을 검사해서 파일 타입을 결정하고
  sprintf(buf, "HTTP/1.0 200 OK\r\n");
  // 클라이언트에 응답 줄과 응답 헤더를 보낸다.
  // 빈줄 한개가 헤더를 종료하고 있다는 점에 주목해야 한다.
  sprintf(buf, "%sServer : Tiny Web Server \r\n",buf);
  sprintf(buf, "%sConnection : close\r\n", buf);
  sprintf(buf, "%sContent-length: %d\r\n", buf, filesize);
  sprintf(buf, "%sContent-type: %s\r\n\r\n", buf, filetype);
  // fd : 데이터 전송 영역을 나타내는 파일 디스크립터
  // buf : 전송할 데이터를 가지고 있는 버퍼의 포인터
  // strlen = nbytes : 전송할 데이터의 바이트 수
  Rio_writen(fd, buf, strlen(buf));
  printf("Response headers:\n");
  printf("%s", buf);

  // Send response body to clinet
  // 읽기 위해서 filename을 오픈하고 식별자를 얻어온다
  // Open함수: filename을 fd로 변환 후, fd번호 리턴, O_RDONLY: Reading only
  srcfd = Open(filename, O_RDONLY, 0);
  // 리눅스 mmap함수는 요청한 파일을 가상메모리 영역으로 매핑한다.
  // mmap함수를 호출하면 파일 srcfd의 첫 번째 filesize 바이트를 주소 srcp에서
  // 시작하는 사적 읽기-허용 가상메모리 영역으로 매핑한다.
  srcp = Mmap(0, filesize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, srcfd, 0);
  // 파일을 매핑한 후에 더이상 이 식별자는 팔요 없으며 그래서 이파일을 닫는다.
  Close(srcfd);
  // 실제로 파일을 클라이언트에게 전송한다.
  // Rio_writen 함수는 주소 srcp에서 시작하는 filesize바이트 를 클라이언트의 연결 식별자로 복사한다.
  Rio_writen(fd, srcp, filesize);
  // 매핑된 가상메모리 주소를 반환한다. <- 이것은 메모리 누수를 피하는 데 중요하다.
  Munmap(srcp, filesize);
}

// get_filetype - Derive file type from filename
// service static contents to client
// Presentation Layer
void get_filetype(char *filename, char * filetype)
{
  if(strstr(filename, ".html"))
    strcpy(filetype, "text/html");
  else if(strstr(filename, ".gif"))
    strcpy(filetype, "image/gif");
  else if(strstr(filename, ".png"))
    strcpy(filetype, "image/png");
  else if(strstr(filename, ".jpg"))
    strcpy(filetype, "image/jpeg");
  else 
    strcpy(filetype, "text/plain");
}

void serve_dynamic(int fd, char *filename, char *cgiargs)
{
  char buf[MAXLINE], *emptylist[] = {NULL};

  // Return first part of HTTP response
  sprintf(buf, "HTTP/1,0 200 OK\r\n");
  Rio_writen(fd, buf, strlen(buf));
  sprintf(buf, "Server: Tiny Web Server\r\n");
  Rio_writen(fd, buf, strlen(buf));

  // 자식 프로세스를 fork하고 그 후에 CGI 프로그램을 자식의 컨텍스트에서 실행하며 모든 종류의 동적 컨텐츠를 제공한다. 
  if(Fork() == 0) //child
  {
    // Real server would set all CGI vars here
    setenv("QUERY_STRING", cgiargs, 1); // QUERY_STRING의 환경변수를 요청 URI의 CGI 인자들로 초기화
    Dup2(fd, STDOUT_FILENO); // Redirect stdout to client
    Execve(filename, emptylist, environ); // Run CGI program
  }
  Wait(NULL); // Parent waits for and reaps child == 부모는 아이를 기다리고 거둔다
}

 

 

 

잘나온다 !

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잼있다..... 

 

열코하쟈,,,,🔥

 

 

 

 

틀린 부분있으면 지적 바랍니당

 

 

 

 

 

 

참고

https://www.youtube.com/channel/UCdGTtaI-ERLjzZNLuBj3X6A