PHP 进阶之路 - 用 PHP 来实现一个动态 Web 服务器

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本文所实现的服务器仅仅是演示和理解原理所用，力求简单易懂。有兴趣的朋友可以继续深入改造

要是现实一个 web 服务器，那么就需要大概了解 web 服务器的运行原理。先从静态的文本服务器开始，以访问 web 服务器的1.html为例

1.客户端通过发送一个 http 请求到服务器，如果服务器监听的端口号是9002，那么在本机自身测试访问的地址就是http://localhost:9002/1.html。

2.服务器监听着9002端口，那么在收到请求了请求之后，就能从 http head 头中获取到请求里需要访问的 uri 资源在web 目录中的位置。

3.服务器读取需要访问的资源文件，然后填充到 http 的实体中返回给客户端。

示意图如下：

<?php
class web_config {
    // 监听的端口号
    const PORT = 9003;
    // 项目根目录
    const WEB_ROOT = "/Users/zhoumengkang/Documents/html";
}


class server {
    private $ip;
    private $port;
    public function __construct($ip, $port) {
        $this->ip = $ip;
        $this->port = $port;
        $this->await();
    }
    private function await() {
        $sock = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);
        if ($sock < 0) {
            echo "Error:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
        }
        $ret = socket_bind($sock, $this->ip, $this->port);
        if (!$ret) {
            echo "BIND FAILED:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
            exit;
        }
        echo "OK\n";
        $ret = socket_listen($sock);
        if ($ret < 0) {
            echo "LISTEN FAILED:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
        }
        do {
            $new_sock = null;
            try {
                $new_sock = socket_accept($sock);
            } catch (Exception $e) {
                echo $e->getMessage();
                echo "ACCEPT FAILED:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
            }
            try {
                $request_string = socket_read($new_sock, 1024);
                $response = $this->output($request_string);
                socket_write($new_sock, $response);
                socket_close($new_sock);
            } catch (Exception $e) {
                echo $e->getMessage();
                echo "READ FAILED:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
            }
        } while (TRUE);
    }
    /**
     * @param $request_string
     * @return string
     */
    private function output($request_string){
        // 静态 GET /1.html HTTP/1.1 ...
        $request_array = explode(" ",$request_string);
        if(count($request_array) < 2){
            return $this->not_found();
        }
        $uri = $request_array[1];
        $filename = web_config::WEB_ROOT . $uri;
        echo "request:".$filename."\n";
        // 静态文件的处理
        if (file_exists($filename)) {
            return $this->add_header(file_get_contents($filename));
        } else {
            return $this->not_found();
        }
    }
    /**
     * 404 返回
     * @return string
     */
    private function not_found(){
        $content = "<h1>File Not Found </h1>";
        return "HTTP/1.1 404 File Not Found\r\nContent-Type: text/html\r\nContent-Length: ".strlen($content)."\r\n\r\n".$content;
    }
    /**
     * 加上头信息
     * @param $string
     * @return string
     */
    private function add_header($string){
        return "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Length: ".strlen($string)."\r\nServer: mengkang\r\n\r\n".$string;
    }
}
$server = new server("127.0.0.1", web_config::PORT);

代码已经上传 github github.com/zhoumengka.…

如上代码所述，只要在终端执行该文件，那么一个静态的 web 服务器就启动啦。

下图为我访问我 web 目录下的1.jpg文件的截图

简单的静态 web 服务器已经完成了，下面的问题就是怎么让其支持动态内容的输出了。是不是只需要在 web 服务器内部执行完某个程序之后，把得到的结果返回给客户端就行呢？但是这样 web 服务器的代码就和业务代码耦合在一起了，怎么解决一个 web 服务器，可以运用在各个业务场景下呢？

CGI 的出现解决了这一问题。那么 CGI 是什么呢？下面这段话复制的：

CGI是外部应用程序（CGI程序）与Web服务器之间的接口标准，是在CGI程序和Web服务器之间传递信息的规程。CGI规范允许Web服务器执行外部程序，并将它们的输出发送给Web浏览器，CGI将Web的一组简单的静态超媒体文档变成一个完整的新的交互式媒体。

好晕，举个具体的例子，比如我们在使用的 PHP 的全局变量$_SERVER['QUERY_STRING']就是 Web 服务器通过 CGI 协议之上，传递过来的。例如在 Nginx 中，也许你记得这样的 fastcgi 配置

fastcgi_param  QUERY_STRING       $query_string;

没错 nginx 把自己的全局变量$query_string传递给了 fastcgi_param 的环境变量中。

下面我们也以 CGI 的QUERY_STRING作为桥梁，将客户端请求的 uri 中的信息传递到 cgi 程序中去。通过putenv的方式把QUERY_STRING存入该请求的环境变量中。

我们约定 Web 服务器中访问的资源是.cgi后缀则表示是动态访问，这一点有点儿类似于 nginx 里配置 location 来寻找 php 脚本程序一样。都是一种检查是否应该请求 cgi 程序的规则。为了和 Web 服务器区别开来，我用 C 写了一个查询用户信息的 cgi 程序，根据用户 id 查询用户资料。

大致的访问逻辑如下图

演示代码地址：github.com/zhoumengka.…

如果要运行该 demo 需要做如下操作

1.修改config.php里的项目根目录WEB_ROOT

2.编译cgi-demo\user.c，编译命令gcc -o user.cgi user.c，然后将user.cgi文件放入你配置的项目根目录下面

3.在终端执行php start.php ,这样该 web 服务器就启动了

4.通过 http://localhost:9003/user.cg... 就可以访问看到如下效果了

其实只是在静态服务器的基础上做了一些 cgi 的判断是请求的转发处理，把github 上的三个文件的代码合并到一个文件里方便大家观看

<?php
class web_config {

    // 监听的端口号
    const PORT = 9003;

    // 项目根目录
    const WEB_ROOT = "/Users/zhoumengkang/Documents/html";

    // 系统支持的 cgi 程序的文件扩展名
    const CGI_EXTENSION = "cgi";

}

class server {
    private $ip;
    private $port;
    public function __construct($ip, $port) {
        $this->ip = $ip;
        $this->port = $port;
        $this->await();
    }
 
    private function await() {
        $sock = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);
        if ($sock < 0) {
            echo "Error:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
        }
 
        $ret = socket_bind($sock, $this->ip, $this->port);
        if (!$ret) {
            echo "BIND FAILED:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
            exit;
        }
        echo "OK\n";
 
        $ret = socket_listen($sock);
        if ($ret < 0) {
            echo "LISTEN FAILED:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
        }
 
        do {
            $new_sock = null;
            try {
                $new_sock = socket_accept($sock);
            } catch (Exception $e) {
                echo $e->getMessage();
                echo "ACCEPT FAILED:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
            }
            try {
                $request_string = socket_read($new_sock, 1024);
                $response = $this->output($request_string);
                socket_write($new_sock, $response);
                socket_close($new_sock);
            } catch (Exception $e) {
                echo $e->getMessage();
                echo "READ FAILED:" . socket_strerror(socket_last_error()) . "\n";
            }
        } while (TRUE);
    }
    /**
     * @param $request_string
     * @return string
     */
    private function output($request_string){
        // 静态 GET /1.html HTTP/1.1 ...
        // 动态 GET /user.cgi?id=1 HTTP/1.1 ...
        $request_array = explode(" ",$request_string);
        if(count($request_array) < 2){
            return "";
        }
        $uri = $request_array[1];
        echo "request:".web_config::WEB_ROOT . $uri."\n";
        $query_string = null;
        if ($uri == "/favicon.ico") {
            return "";
        }
        if (strpos($uri,"?")) {
            $uriArr = explode("?", $uri);
            $uri = $uriArr[0];
            $query_string = isset($uriArr[1]) ? $uriArr[1] : null;
        }
        $filename = web_config::WEB_ROOT . $uri;
        if ($this->cgi_check($uri)) {
            
            $this->set_env($query_string);
            $handle = popen(web_config::WEB_ROOT.$uri, "r");
            $read = stream_get_contents($handle);
            pclose($handle);
            return $this->add_header($read);
        }
        // 静态文件的处理
        if (file_exists($filename)) {
            return $this->add_header(file_get_contents($filename));
        } else {
            return $this->not_found();
        }
    }
    /**
     * 设置环境变量 给 cgi 程序使用
     * @param $query_string
     * @return bool
     */
    private function set_env($query_string){
        if($query_string == null){
            return false;
        }
        if (strpos($query_string, "=")) {
            putenv("QUERY_STRING=".$query_string);
        }
    }
    /**
     * 判断请求的 uri 是否是合法的 cgi 资源
     * @param $uri
     * @return bool
     */
    private function cgi_check($uri){
        $info = pathinfo($uri);
        $extension = isset($info["extension"]) ? $info["extension"] : null;
        if( $extension && in_array($extension,explode(",",web_config::CGI_EXTENSION))){
            return true;
        }
        return false;
    }
    /**
     * 404 返回
     * @return string
     */
    private function not_found(){
        $content = "<h1>File Not Found </h1>";
        return "HTTP/1.1 404 File Not Found\r\nContent-Type: text/html\r\nContent-Length: ".strlen($content)."\r\n\r\n".$content;
    }
    /**
     * 加上头信息
     * @param $string
     * @return string
     */
    private function add_header($string){
        return "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Length: ".strlen($string)."\r\nServer: mengkang\r\n\r\n".$string;
    }
}

$server = new server("127.0.0.1", web_config::PORT);

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