帶你手擼一個http服務器（帶源碼）

作為一個程序猿，對造輪子這事情可以說是情有獨鐘，幾乎

精通JAVA，Python，熟練掌握C++

精通Redis,Memcached,Mysql

精通Nginx配置，模塊開發(fā)

精通Kafka，ActiveMQ 等消息隊列

精通常用數(shù)據(jù)結構和算法

精通網(wǎng)絡編程，多線程編程技術，高性能服務器技術

精通tcp/ip協(xié)議棧，熟悉內核網(wǎng)絡子系統(tǒng)代碼

精通nginx代碼及模塊開發(fā)

上面每一條都涉及好多輪子，每一個都是精通，如果真能做到。那這個人可以說是碼農(nóng)中的戰(zhàn)斗機。

那我們現(xiàn)在目標就是去做這個戰(zhàn)斗機。而這個方法，就是自己去造輪子，造的目的不是為了在項目中使用自己造的輪子，而是為了去了解輪子的構造，然后自己動手去體會造輪子的過程。

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抗在最前面的：LVS，F(xiàn)5，HAProxy這類負載均衡

接下來有Nginx，Apache，Lighttpd這類Http服務

http服務后則是各種容器，部署著我們的業(yè)務邏輯

存儲這邊有Redis，Memcached這一類KV存儲器和緩存系統(tǒng)

如果是多機部署，肯定還有Kafka，ActiveMQ這種負責解耦的消息隊列

為了實現(xiàn)集群通信，肯定少不了Thrift這種RPC框架和Protobuf這種序列化技術

再高端點，到了分布式領域了，就是更多的輪子了。。zookeeper、raft等等

還有大數(shù)據(jù)系列hadoop。spark。。。。。

本文主要講http協(xié)議。

正文分割線

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我們都知道http是基于tcp之上的，那我們現(xiàn)在就自己基于tcp來實現(xiàn)一個最小的http服務，功能非常簡單：

• 返回輸入?yún)?shù)

先來看請求格式：

http的報文大概分為3部分：

• 請求行
• 首部
• 正文部分

此處請求行是格式是固定的，

先寫代碼來看看的：

可以看到我們讀取的到數(shù)據(jù)是如上，我們可以看到格式上是符合的。

Ps:上面這個代碼有個小問題，因為tcp連接是字節(jié)流的，我們通過readAll方法從連接中讀取數(shù)據(jù)的是，只要瀏覽器上不主動斷開，會一直阻塞在readaALL上。。。

上面我們將收到的數(shù)據(jù)稍微整理下

• 請求行
• POST / HPPP/1.1
• 格式：方法 space URL space 版本 cr lf
• 首部
• Host: 127.0.0.1:8080
• Content-length: 0
• 格式：首部字段名 space 字段值 cr lf
• 正文部分
• 此處為空

上面首部中Content-length: 0可以說是非常關鍵，他告訴了我們應該要在兩個 后繼續(xù)讀取多少字節(jié)。

下面我們開始來寫解析代碼，先是解析文件頭

然后我們再解析首部

解析完后，我們在寫返回值，返回報文的格式放下：

下面是返回值的代碼：

完整的例子可以看GitHub上代碼，歡迎star

https://github.com/zhuanxuhit/go-in-practice/tree/master/wheel/http/v1

我們有了第一版http輪子后，我們能和前面介紹的輪子系列：rpc聯(lián)系起來，在rpc系列中，我們講了設計通信協(xié)議來傳遞消息，此處http是通過頭部的url+method的方法來表示我要調用服務端哪個方法，然后分割符是使用 ，連續(xù)兩個 表示后續(xù)是消息體，為了高速我們消息體的大小和格式，在header中必須指明content-type和content-length，這些都是在我們在實現(xiàn)http協(xié)議的時候遵循的。

那現(xiàn)在寫完最初版代碼，我們回過頭總結下我們之前做的rpc輪子，數(shù)據(jù)編碼采用了protobuf，然后基于tcp自己定義了一套消息協(xié)議，其實做的事情跟http/1.1是一樣的，我們完全可以在http通信的時候，將content-type設置為protobuf，然后通信雙方雙方能夠編解碼即可。

在實現(xiàn)過程中，我們發(fā)現(xiàn)如果用http1.1作為通信協(xié)議，有什么問題呢？

1. 每次傳輸都要完整的http頭，浪費帶寬
2. 每次一個http請求，一個request，response都要獨占一條tcp連接，不然不知道response對應哪個request，影響實時性和并發(fā)性

那上面這兩點都是要解決的問題，在http2.0中都有相應的方案

1. 針對每次都需要傳輸http頭，通信雙方建立索引，后續(xù)傳輸只用索引
2. 針對連接占用，一條連接只能同時有一個請求-響應，http2.0啟動了多路復用，即允許一個連接同時發(fā)起多個請求

那怎么能做到一個連接同時發(fā)起多個請求呢？通信雙方就必須對每個請求進行編碼，這樣不同的響應就能和請求對應上了。

具體可以看兩張圖：

HTTP 2.0 其實是將三個請求變成三個流，將數(shù)據(jù)分成幀，亂序發(fā)送到一個tcp連接中

通過stream對不同請求進行區(qū)分，然后在將一個消息拆分為多個幀進行發(fā)送。

那http2.0后，還能不能更快了呢？于是就有了QUIC協(xié)議，這個協(xié)議肯定是為了解決http2.0的某些問題的。

1. 自定義連接機制：tcp連接三次握手慢，由于在移動端，由于網(wǎng)絡從wifi到移動網(wǎng)絡切換時，必定會導致連接斷開重連，再次需要3次握手，那我們就自定義連接機制，原先tcp一條連接是由4元素組成：分別是源 IP、源端口、目的 IP、目的端口，現(xiàn)在以一個64位隨機數(shù)來作為連接標志，斷開了也沒事，重新建立連接不需要3次握手了。
2. 自定義重傳機制：tcp是可靠連接，當前面的數(shù)據(jù)編號沒有收到的時候，后面的數(shù)據(jù)即使收到了，也不會得到確認，這就必須要重傳

重傳有個測不準問題，左邊是1.1，我們發(fā)現(xiàn)重發(fā)100編號的時候，如果后續(xù)收到應答101，我們不知道這個是針對第一次100的應答還是第二次重傳100的應答，http2.0則定義了每次發(fā)送數(shù)據(jù)，編號都需要增加，然后通過offset來標明數(shù)據(jù)的前后續(xù)關系。

1. 無阻塞多路復用：因為tcp是面向字節(jié)流的可靠連接，所以數(shù)據(jù)之間是有依賴的，因此為了減少依賴，讓不同流之間真的能夠獨立，可以采用udp
2. 自定義流量控制：tcp的流量控制是通過滑動窗口協(xié)議，udp也是滑動窗口，而且是每個stream都有自己的窗口。

總結

首先本文基于tcp自己實現(xiàn)了http1.1的協(xié)議，實現(xiàn)中發(fā)現(xiàn)這個通信協(xié)議和我們之前輪子系列文章rpc都是消息協(xié)議，只是對消息體的編碼格式不同而已。

接著我們在自己寫的過程中發(fā)現(xiàn)了http1.1的種種問題，針對這些問題有了http2.0，繼而又有了QUIC。

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