用Rust 来搭建一个多线程网络服务器 详细教程 Building a multiple thread web server

 https://doc.rust-lang.org/1.30.0/book/second-edition/ch20-00-final-project-a-web-server.html

用Rust 来搭建一个多线程网络服务器，主要覆盖

1. 了解点TCP和 HTTP.  
2. 在一个socket上监听TCP connections  
3. 解析很小一部分 HTTP requests.
4. 创建适当的 HTTP response.
5. 用 thread pool 来提高服务器吞吐量.

注意：本项目是示例教程。

1. Building a Single-Threaded Web Server  搭建一个单线程web server

2.Turning Our Single-Threaded Server into a Multithreaded Server 将单线程web server 改成 多线程

3. Graceful Shutdown and Cleanup 优雅地关闭和清除

 

1.搭建一个单线程web server

TCP 和 HTTP 都是 request-response 协议。即一个客户端client向服务器server发送请求request，服务器server

监听请求request，并提供响应response给客户端client。

TCP 是低层协议，描述了信息是如何从一个机器到另外一个机器的但并不指定内容；HTTP是高层协议，在TCP之上，定义了

请求和响应的内容。技术上讲，HTTP可以和其它协议结合使用。但是大部分情况，HTTP和TCP一起使用。

1.1 首先建立一个新的项目，然后来修改代码。

zzl@zzl-virtualbox2:~/rustprj$ cargo new hello --bin
     Created binary (application) `hello` package
zzl@zzl-virtualbox2:~/rustprj$ 
 

修改src/main.rs 文件如下：

use std::net::TcpListener;

fn main() {

    let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:7878").unwrap();

    for stream in listener.incoming() {

       let stream = stream.unwrap();

       println!("Connection established!");

   }

}

 

使用TcpListener绑定127.0.0.1:7878，监听 TCP connections。

 bind函数有点像 new 函数，返回一个新的TcpListener实例. 

 bind 函数返回 Result<T, E>, 表明绑定有可能失败。例如，连接80端口需要管理员特权，非管理员只能监听1024之上

的端口。或者俩个实例绑到同一端口会冲突。 本教程以学习为目的，所以不必担心处理各种错误，只是简单使用unwrap

来停止程序，如果有错误发生。

Tincoming 方式返回一个迭代器，包含一系列Stream（TcpStream）. 一个stream代表一个client和server间的open connection。一个 connection代表request/response的全过程：client连接server，server生成响应，Server 关闭连接。 TcpStream将读到client发送了什么，然后允许将response写给stream。 

下面运行程序cargo run 。 并打开浏览器，在地址栏输入127.0.0.1:7878

zzl@zzl-virtualbox2:~/rustprj/hello$ cargo run
   Compiling hello v0.1.0 (/home/zzl/rustprj/hello)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.48s
     Running `target/debug/hello`
Connection established!
Connection established!
Connection established!
Connection established!
 

1.2 读取request

实现一个函数来读取浏览器的request。创建一个新函数 new handle_connection来处理。新函数从 TCP stream 读取数据

并打印，这样服务器端可以看到浏览器发送的数据。. 

将src/main.rs 修改如下：

use std::io::prelude::*;
use std::net::TcpStream;
use std::net::TcpListener;

fn main() {
    let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:7878").unwrap();

    for stream in listener.incoming() {
        let stream = stream.unwrap();

        handle_connection(stream);
    }
}

fn handle_connection(mut stream: TcpStream) {
    let mut buffer = [0; 512];

    stream.read(&mut buffer).unwrap();

    println!("Request: {}", String::from_utf8_lossy(&buffer[..]));
}
 

引入std::io::prelude 获取某些 traits ，以便读写stream数据。在 for循环中,调用 handle_connection函数，将stream 

传给它。.

在 handle_connection 中将stream 参数 mutable. 

然后从stream读数据. 首先定义一个buffer存储读到的数据，. buffer 大小512 bytes足够容纳本节需要的数据。 其次，将它转化成string并打印。String::from_utf8_lossy 从&[u8] 生成String . The “lossy” 表示遇到无效的UTF-8序列，将用 �代替。, 即 U+FFFD REPLACEMENT CHARACTER. 

下面运行程序并打开浏览器。

zzl@zzl-virtualbox2:~/rustprj/hello$ cargo run
   Compiling hello v0.1.0 (/home/zzl/rustprj/hello)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.89s
     Running `target/debug/hello`
Request: GET / HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:7878
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=0
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (X11; Linux x86_64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/78.0.3904.97 Safari/537.36
Sec-Fetch-User: ?1
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3
Sec-Fetch-Site: none
Sec-Fetch-Mode: navigate
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: en-US,en;q=0.9
 

1.3  HTTPrequest

HTTP 格式：

Method Request-URI HTTP-Version CRLF
headers CRLF
message-body
 

1.4  编写响应 response

response 格式：

HTTP-Version Status-Code Reason-Phrase CRLF
headers CRLF
message-body
 

一个最简单的响应，没有headers，没有body，例如   HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n

修改src/main.rs的连接处理函数代码：

#![allow(unused_variables)]
fn main() {
use std::io::prelude::*;
use std::net::TcpStream;
fn handle_connection(mut stream: TcpStream) {
    let mut buffer = [0; 512];

    stream.read(&mut buffer).unwrap();

    let response = "HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n";

    stream.write(response.as_bytes()).unwrap();
    stream.flush().unwrap();
}
}

在运行程序cargo run 和打开浏览器。浏览器是一个空白页，没有报错。服务器终端也不打印数据输出。

zzl@zzl-virtualbox2:~/rustprj/hello$ cargo run
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.02s
     Running `target/debug/hello`

1.5  返回一个HTML

编写一个hello.html，放到src的父目录。例如：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="utf-8">
    <title>Hello!</title>
  </head>
  <body>
    <h1>Hello!</h1>
    <p>Hi from Rust</p>
  </body>
</html>

 

在src/main.rs 增加  use std::fs::File;

修改其中的handle_connection函数如下：

#![allow(unused_variables)]
fn handle_connection(mut stream: TcpStream) {
    let mut buffer = [0; 512];
    stream.read(&mut buffer).unwrap();

    let mut file = File::open("hello.html").unwrap();

    let mut contents = String::new();
    file.read_to_string(&mut contents).unwrap();

    let response = format!("HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n{}", contents);

    stream.write(response.as_bytes()).unwrap();
    stream.flush().unwrap();
}
 

 

1.6  确认请求，并有选择地响应。

 使用if ...else. 修改handle_connection：

#![allow(unused_variables)]
fn handle_connection(mut stream: TcpStream) {
    let mut buffer = [0; 512];
    stream.read(&mut buffer).unwrap();

    let get = b"GET / HTTP/1.1\r\n";

    if buffer.starts_with(get) {
        let mut file = File::open("hello.html").unwrap();

        let mut contents = String::new();
        file.read_to_string(&mut contents).unwrap();

        let response = format!("HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n{}", contents);

        stream.write(response.as_bytes()).unwrap();
        stream.flush().unwrap();
    } else {
        // some other request

       let status_line = "HTTP/1.1 404 NOT FOUND\r\n\r\n";
       let mut file = File::open("404.html").unwrap();
       let mut contents = String::new();

       file.read_to_string(&mut contents).unwrap();

       let response = format!("{}{}", status_line, contents);

       stream.write(response.as_bytes()).unwrap();
       stream.flush().unwrap();
 }
}
}

 然后添加一个404.html 到hello.html所在目录。代码如下：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="utf-8">
    <title>Hello!</title>
  </head>
  <body>
    <h1>Oops!</h1>
    <p>Sorry, I don't know what you're asking for.</p>
  </body>
</html>

 

这样，再次运行程序。打开浏览器，当输入的请求找不到，就会返回404.html。

 

1.7  重构代码：

上面if...else...代码有重复，可以简化如下：

 

#![allow(unused_variables)]
fn handle_connection(mut stream: TcpStream) {
    let mut buffer = [0; 512];
    stream.read(&mut buffer).unwrap();

    let get = b"GET / HTTP/1.1\r\n";
   

    let (status_line, filename) = if buffer.starts_with(get) {
        ("HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n", "hello.html")
    } else {
        ("HTTP/1.1 404 NOT FOUND\r\n\r\n", "404.html")
    };

    let mut file = File::open(filename).unwrap();
    let mut contents = String::new();

    file.read_to_string(&mut contents).unwrap();

    let response = format!("{}{}", status_line, contents);

    stream.write(response.as_bytes()).unwrap();
    stream.flush().unwrap();
}
 

这样，一个简单的单线程 web server就完成了！

 

。。。。。。。待续