使用C#开发自己的web服务器

haidong · 发表于 2010-2-25 10:21:55

<ccid_nobr>摘要</ccid_nobr>这篇文章讨论了如何使用C#开发一个简单的web服务器应用程序。尽管我们可以使用任何一种支持.NET的编程语言开发，但我选择了C#。本篇文章中的代码是使用微软的β2版的Visual C# Compiler Version 7.00.9254 [CLR version v1.0.2914]编译通过的，对代码作一些小的改动后，使用β1版也可能编译通过。该web服务器应用程序能够与IIS或其他任何web服务器软件同时在一台服务器上运行，只要为它指定一个空闲的端口即可。在本篇文章中，我还假定读者对.NET、C#或Visual Basic .Net有一定的了解。该web服务器应用程序能够向浏览器返回HTML格式的文件，而且支持图像，它不加载嵌入式图像或支持任何一种脚本语言。为了简单起见，我将它开发成一个命令行应用程序。<ccid_nobr>准备工作</ccid_nobr>首先，我们需要为这个web服务器应用程序定义一个根文件夹，例如，C:\MyPersonalwebServer，然后在该要根目录下创建一个数据目录，例如，C:\MyPersonalwebServer\Data；最后在数据目录下创建三个文件，例如：<ccid_nobr><ul><li>Mimes.Dat</li><li>Vdirs.Dat</li><li>Default.Dat</li></ul></ccid_nobr>Mime.Dat中将包含该web服务器支持的MIME类型，其格式为<扩展名>; <MIME类型>，例如：<ccid_nobr><ul><li>.html;text/html</li><li>.htm;text/html</li><li>.bmp;image/bmp</li></ul></ccid_nobr>VDirs.Dat中包含有虚拟目录的信息，格式为</虚拟目录 />; <物理目录>，例如：<DRIVE:\PHYSICALDIR \>/; C:\myWebServerRoot/ test/; C:\myWebServerRoot\Imtiaz\ Default.Dat中包含有虚拟目录中文件的信息，例如：<ccid_nobr><ul><li>default.html</li><li>default.htm</li><li>Index.html</li><li>Index.htm</li></ul></ccid_nobr>为简单起见，我们将使用文本文件存储所有的信息，但我们也可以使用XML等其他的格式。在开始研究代码之前，我们先来看一下在登录网站时浏览器需要传递的头部信息。我们以请求test.html为例进行说明。在浏览器的地址栏输入http://localhost:5050/test.html（记住，需要在URL中包括端口号），服务器将得到下面的信息：<ccid_nobr><table width="550" border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" bordercolorlight = "black" bordercolordark = "#FFFFFF"><tr><td bgcolor="e6e6e6" class="code"></DRIVE:\PHYSICALDIR> GET /test.html HTTP/1.1 Accept: image/gif, image/x-xbitmap, image/jpeg, image/pjpeg, application/vnd.ms-powerpoint, application/vnd.ms-excel, application/msword, */* Accept-Language: en-usAccept-Encoding: gzip, deflate User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.5; Windows NT 4.0; .NET CLR 1.0.2914) Host: localhost:5050Connection: Keep-Alive <ccid_nobr>开始编程</ccid_nobr> namespace Imtiaz { using System; using System.IO; using System.Net; using System.Net.Sockets; using System.Text; using System.Threading ; class MyWebServer { private TcpListener myListener ; private int port = 5050 ; // 可以任意选择空闲的端口 //生成TcpListener的构建器开始监听给定的端口，它还启动调用StartListen()方法的一个线程 public MyWebServer() { try { //开始监听给定的端口 myListener = new TcpListener(port) ; myListener.Start(); Console.WriteLine("Web Server Running... Press ^C to Stop..."); //启动调用StartListen方法的线程 Thread th = new Thread(new ThreadStart(StartListen)); th.Start() ; } catch(Exception e) { Console.WriteLine("An Exception Occurred while Listening :" +e.ToString()); } } </td></tr></table></ccid_nobr>我们定义了名字空间，包括应用程序必需的引用，初始化了构建器中的端口，启动了端口监听进程，创建了一个新的线程调用startlisten函数。我们假设用户没有在URL中提供文件名，在这种情况下我们必须自己确定缺省的文件名，并将它返回给浏览器，就象在IIS中的文档标签中定义缺省的文档那样。我们已经在default.dat中存储了缺省的文件名，并将文件存储在了数据目录中。GetTheDefaultFileName函数将目录路径作为输入参数，打开default.dat文件，在目录中查找文件，根据是否找到了文件返回文件名或一个空格。<ccid_nobr><table width="550" border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" bordercolorlight = "black" bordercolordark = "#FFFFFF"><tr><td bgcolor="e6e6e6" class="code">public string GetTheDefaultFileName(string sLocalDirectory) { StreamReader sr; String sLine = ""; try { //打开default.dat，获得缺省清单 sr = new StreamReader("data\\Default.Dat"); while ((sLine = sr.ReadLine()) != null) { //在web服务器的根目录下查找缺少文件 if (File.Exists( sLocalDirectory + sLine) == true) break; } } catch(Exception e) { Console.WriteLine("An Exception Occurred : " + e.ToString()); } if (File.Exists( sLocalDirectory + sLine) == true) return sLine; else return ""; } </td></tr></table></ccid_nobr>象在IIS中那样，我们必须将虚拟目录解析为物理目录。在Vdir.Dat中，我们已经存储了实际的物理目录和虚拟目录之间的映像关系。需要记住的是，在任何情况下，文件的格式都是重要的。<ccid_nobr><table width="550" border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" bordercolorlight = "black" bordercolordark = "#FFFFFF"><tr><td bgcolor="e6e6e6" class="code"> public string GetLocalPath(string sMyWebServerRoot, string sDirName) { treamReader sr; String sLine = ""; String sVirtualDir = ""; String sRealDir = ""; int iStartPos = 0; //删除多余的空格 sDirName.Trim(); // 转换成小写 sMyWebServerRoot = sMyWebServerRoot.ToLower(); // 转换成小写 sDirName = sDirName.ToLower(); try { //打开Vdirs.dat文件，获得虚拟目录 sr = new StreamReader("data\\VDirs.Dat"); while ((sLine = sr.ReadLine()) != null) { //删除多余的空格 sLine.Trim(); if (sLine.Length > 0) { //找到分割符 iStartPos = sLine.IndexOf(";"); // 转换成小写 sLine = sLine.ToLower(); sVirtualDir = sLine.Substring(0,iStartPos); sRealDir = sLine.Substring(iStartPos + 1); if (sVirtualDir == sDirName) { break; } } } } catch(Exception e) { Console.WriteLine("An Exception Occurred : " + e.ToString()); } if (sVirtualDir == sDirName) return sRealDir; else return ""; } 我们还必须使用用户提供的文件扩展名确定Mime类型。 public string GetMimeType(string sRequestedFile) { StreamReader sr; String sLine = ""; String sMimeType = ""; String sFileExt = ""; String sMimeExt = ""; // 转换成小写 sRequestedFile = sRequestedFile.ToLower(); int iStartPos = sRequestedFile.IndexOf("."); sFileExt = sRequestedFile.Substring(iStartPos); try { //打开Vdirs.dat文件，获得虚拟目录 sr = new StreamReader("data\\Mime.Dat"); while ((sLine = sr.ReadLine()) != null) { sLine.Trim(); if (sLine.Length > 0) { //找到分割符 iStartPos = sLine.IndexOf(";"); // 转换成小写 sLine = sLine.ToLower(); sMimeExt = sLine.Substring(0,iStartPos); sMimeType = sLine.Substring(iStartPos + 1); if (sMimeExt == sFileExt) break; } } } catch (Exception e) { Console.WriteLine("An Exception Occurred : " + e.ToString()); } if (sMimeExt == sFileExt) return sMimeType; else return ""; } </td></tr></table></ccid_nobr>下面我们来编写建立和向浏览器（客户端）发送头部信息的函数。<ccid_nobr><table width="550" border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" bordercolorlight = "black" bordercolordark = "#FFFFFF"><tr><td bgcolor="e6e6e6" class="code">public void SendHeader( string sHttpVersion, string sMIMEHeader, int iTotBytes, string sStatusCode, ref Socket mySocket) { String sBuffer = ""; //如果用户没有提供Mime类型，则将其缺省地设置为text/html if (sMIMEHeader.Length == 0 ) { sMIMEHeader = "text/html"; // Default Mime Type is text/html } sBuffer = sBuffer + sHttpVersion + sStatusCode + "\r\n"; sBuffer = sBuffer + "Server: cx1193719-b\r\n"; sBuffer = sBuffer + "Content-Type: " + sMIMEHeader + "\r\n"; sBuffer = sBuffer + "Accept-Ranges: bytes\r\n"; sBuffer = sBuffer + "Content-Length: " + iTotBytes + "\r\n\r\n"; Byte[] bSendData = Encoding.ASCII.GetBytes(sBuffer); SendToBrowser( bSendData, ref mySocket); Console.WriteLine("Total Bytes : " + iTotBytes.ToString()); } SendToBrowser函数向浏览器发送信息，这是一个工作量比较大的函数。 public void SendToBrowser(String sData, ref Socket mySocket) { SendToBrowser (Encoding.ASCII.GetBytes(sData), ref mySocket); } public void SendToBrowser(Byte[] bSendData, ref Socket mySocket) { int numBytes = 0; try { if (mySocket.Connected) { if (( numBytes = mySocket.Send(bSendData, bSendData.Length,0)) == -1) Console.WriteLine("Socket Error cannot Send Packet"); else { Console.WriteLine("No. of bytes send {0}" , numBytes); } } else Console.WriteLine("Connection Dropped...."); } catch (Exception e) { Console.WriteLine("Error Occurred : {0} ", e ); } } 我们已经有了编写一个互联网服务器应用程序的一些部件，下面我们将讨论互联网服务器应用程序中的关健函数。 public void StartListen() { int iStartPos = 0; String sRequest; String sDirName; String sRequestedFile; String sErrorMessage; String sLocalDir; String sMyWebServerRoot = "C:\\MyWebServerRoot\\"; String sPhysicalFilePath = ""; String sFormattedMessage = ""; String sResponse = ""; while(true) { //接受一个新的连接 Socket mySocket = myListener.AcceptSocket() ; Console.WriteLine ("Socket Type " +mySocket.SocketType ); if(mySocket.Connected) { Console.WriteLine("\nClient Connected!!\n==================\n CLient IP {0}\n", mySocket.RemoteEndPoint) ; //生成一个字节数组，从客户端接收数据 Byte[] bReceive = new Byte[1024] ; int i = mySocket.Receive(bReceive,bReceive.Length,0) ; //将字节型数据转换为字符串 string sBuffer = Encoding.ASCII.GetString(bReceive); //上前我们将只处理GET类型 if (sBuffer.Substring(0,3) != "GET" ) { Console.WriteLine("Only Get Method is supported.."); mySocket.Close(); return; } // 查找HTTP请求 iStartPos = sBuffer.IndexOf("HTTP",1); // 获取“HTTP”文本和版本号，例如，它会返回“HTTP/1.1” string sHttpVersion = sBuffer.Substring(iStartPos,8); //解析请求的类型和目录/文件 sRequest = sBuffer.Substring(0,iStartPos - 1); //如果存在\符号，则使用/替换 sRequest.Replace("\\","/"); //如果提供的文件名中没有/，表明这是一个目录，我们解危需要查找缺省的文件名 if ((sRequest.IndexOf(".") <1) && (!sRequest.EndsWith("/"))) { sRequest = sRequest + "/"; } //解析请求的文件名 iStartPos = sRequest.LastIndexOf("/") + 1; sRequestedFile = sRequest.Substring(iStartPos); //解析目录名 sDirName = sRequest.Substring(sRequest.IndexOf("/"), sRequest.LastIndexOf("/")-3); 上面的代码无须多加解释，它接收用户的请求，将用户的请求由字节型数据转换为字符串型数据，然后查找请求的类型，解析HTTP的版本号、文件和目录信息。 // 确定物理目录 if ( sDirName == "/") sLocalDir = sMyWebServerRoot; else { //获得虚拟目录 sLocalDir = GetLocalPath(sMyWebServerRoot, sDirName); } Console.WriteLine("Directory Requested : " + sLocalDir); //如果物理目录不存在，则显示出错信息 if (sLocalDir.Length == 0 ) { sErrorMessage = "<H2>Error!! Requested Directory does not exists</H2> "; //sErrorMessage = sErrorMessage + &quot

lease check data\\Vdirs.Dat"; //对信息进行格式化 SendHeader(sHttpVersion, "", sErrorMessage.Length, " 404 Not Found", ref mySocket); //向浏览器发送信息 SendToBrowser(sErrorMessage, ref mySocket); mySocket.Close(); continue; } </td></tr></table></ccid_nobr>提示：微软的IE浏览器一般情况下总会显示一个比较“友好”一点的HTTP错误网页，如果要显示我们的Web服务器应用程序的错误信息，需要禁用IE中“显示友好HTTP错误信息”的功能，方法是依次点击“工具”->“互联网工具”，然后在其中的“高级”标签中即可以看到该选项。如果用户没有提供目录名，Web服务器应用程序会使用GetLocalPath函数获取物理目录的信息，如果目录不存在（或者没有映射为Vdir.Dat中的条目），就会向浏览器发送错误信息。接下来Web服务器应用程序会确定文件名，如果用户没有提供文件名，Web服务器应用程序可以调用GetTheDefaultFileName函数获取文件名，如果有错误发生，则会将错误信息发送到浏览器。<ccid_nobr><table width="550" border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" bordercolorlight = "black" bordercolordark = "#FFFFFF"><tr><td bgcolor="e6e6e6" class="code"> //如果文件名不存在，则查找缺省文件列表 if (sRequestedFile.Length == 0 ) { // 获取缺省的文件名 sRequestedFile = GetTheDefaultFileName(sLocalDir); if (sRequestedFile == "") { sErrorMessage = "<H2>Error!! No Default File Name Specified</H2>"; SendHeader(sHttpVersion, "", sErrorMessage.Length, " 404 Not Found", ref mySocket); SendToBrowser ( sErrorMessage, ref mySocket); mySocket.Close(); return; } } </td></tr></table></ccid_nobr>下面我们来识别Mime类型：<ccid_nobr><table width="550" border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" bordercolorlight = "black" bordercolordark = "#FFFFFF"><tr><td bgcolor="e6e6e6" class="code">String sMimeType = GetMimeType(sRequestedFile); //构建物理路径 sPhysicalFilePath = sLocalDir + sRequestedFile; Console.WriteLine("File Requested : " + sPhysicalFilePath); 最后一个步骤是打开被请求的文件，并将它发送给浏览器。 if (File.Exists(sPhysicalFilePath) == false) { sErrorMessage = "<H2>404 Error! File Does Not Exists...</H2>"; SendHeader(sHttpVersion, "", sErrorMessage.Length, " 404 Not Found", ref mySocket); SendToBrowser( sErrorMessage, ref mySocket); Console.WriteLine(sFormattedMessage); } else { int iTotBytes=0; sResponse =""; FileStream fs = new FileStream(sPhysicalFilePath, FileMode.Open,FileAccess.Read, FileShare.Read); // 创建一个能够从FileStream中读取字节数据的reader BinaryReader reader = new BinaryReader(fs); byte[] bytes = new byte[fs.Length]; int read; while((read = reader.Read(bytes, 0, bytes.Length)) != 0) { // 从文件中读取数据，并将数据发送到网络上 sResponse = sResponse + Encoding.ASCII.GetString(bytes,0,read); iTotBytes = iTotBytes + read; } reader.Close(); fs.Close(); SendHeader(sHttpVersion, sMimeType, iTotBytes, " 200 OK", ref mySocket); SendToBrowser(bytes, ref mySocket); //mySocket.Send(bytes, bytes.Length,0); } mySocket.Close(); } } } } } </td></tr></table></ccid_nobr><ccid_nobr>编译和执行</ccid_nobr>可以使用下图所示的命令编译我们的Web服务器应用程序：<ccid_nobr><center><img src="http://www.hh010.com/upload_files/article/244/9_c92shq10817.gif"></center></ccid_nobr>在我使用的.NET开发工具中，无须指定任何库的名字，在较老版本的.NET开发工具中，可能会需要使用/r参数添加对dll库文件的引用。要运行该Web服务器应用程序，只要如下图那样输入程序的名字，并按回车键即可。<ccid_nobr><center><img src="http://www.hh010.com/upload_files/article/244/9_txvepw10818.gif"></center></ccid_nobr>Now, let say user send the request, our web server will identify the default file name and sends to the browser. 现在，我们假设用户发送了请求，我们的Web服务器应用程序将会决定使用缺省的文件，并将它返回给浏览器。如下图所示：<ccid_nobr><center><img src="http://www.hh010.com/upload_files/article/244/9_fru5l710819.gif"></center></ccid_nobr>当然了，用户也可以请求图像文件<ccid_nobr><center><img src="http://www.hh010.com/upload_files/article/244/9_ff4jtj10820.gif"></center></ccid_nobr><ccid_nobr>可能的改进</ccid_nobr>WebServer仍然有许多地方可以加以改进。它不支持嵌入式图像和脚本，读者可以自己编写ISAPI过滤器，也可以使用IIS ISAPI过滤器。<ccid_nobr>结束语</ccid_nobr>本篇文章展示了开发Web服务器的基本原理，我们仍然可以对文章中的Web服务器应用程序进行许多改进，希望它能够起到抛砖引玉的作用，对读者有所启迪。

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