Webbench 源码分析--斌酱阅读笔记

一、Webbench 简介

Webbench是有名的网站压力测试工具,它是由 Lionbridge公司开发。
Webbench源码下载地址
Webbech能测试处在相同硬件上,不同服务的性能以及不同硬件上同一个服务的运行状况。webBech的标准测试可以向我们展示服务器的 两项 内容:每秒钟相应请求数和每秒钟传输数据量。webbench不但能具有便准静态页面的测试能力,还能对动态页面(ASP,PHP,JAVA,CGI)进 行测试的能力。还有就是他支持对含有SSL的安全网站例如电子商务网站进行静态或动态的性能测试。

二、准备知识

2.1 http0.9 http1.0 http1.1

    **HTTP0.9(1991)**

    该版本极其简单,只有一个命令GET

    GET /index.html

    上面命令表示,TCP 连接(connection)建立后,客户端向服务器请求(request)网页index.html。

    协议规定,服务器只能回应HTML格式的字符串,不能回应别的格式。

           <html>

                  <body>Hello World</body>

           </html>

    服务器发送完毕,就关闭TCP连接。



    **HTTP1.0(1996)(Content-Type、Content-Encoding……)**

    任何格式的内容都可以发送。这使得互联网不仅可以传输文字,还能传输图像、视频、二进制文件。这为互联网的大发展奠定了基础。

    每次通信都必须包括头信息(HTTP header),用来描述一些元数据。

    为了提高系统的效率,HTTP 1.0规定浏览器与服务器只保持短暂的连接,浏览器的每次请求都需要与服务器建立一个TCP连接,服务器完成请求处理后立即断开TCP连接,服务器不跟踪每个客户也不记录过去的请求。访问一个包含有许多图像的网页文件的整个过程包含了多次请求和响应,每次请求和响应都需要建立一个单独的连接,每次连接只是传输一个文档和图像,上一次和下一次请求完全分离。http1.0被抱怨最多的就是连接无法复用,和head of line blocking(线头阻塞)这两个问题。
  
   
    **HTTP1.1(1997)(Content-Length、Transfer-Encoding)**

    为了克服HTTP 1.0的这个缺陷,HTTP 1.1支持持久连接(HTTP/1.1的默认模式使用带流水线的持久连接),客户端和服务器发现对方一段时间没有活动,就可以主动关闭连接。不过,规范的做法是,客户端在最后一个请求时,发送Connection: close,明确要求服务器关闭TCP连接。

2.2http首部

http首部
常见的请求头部如下所示

GET http://download.microtool.de:80/somedata.exe
 
Host: download.microtool.de
 
Accept:*/*
 
Pragma: no-cache
 
Cache-Control: no-cache
 
Referer: http://download.microtool.de/
 
User-Agent:Mozilla/4.04[en](Win95;I;Nav)
 
Range:bytes=554554-

三、代码流程

流程图
这完全是个人理解了我会在深入后作出勘正,也希望大家指正,谢谢大家。

四、源码解析

源码一共包含两个源文件:socket.c 和 webbench.c

4.1

int Socket(const char *host, int clientPort)
{
/*
 * 以host和clientPort构成一对TCP的套接字(host支持域名)
 * 创建失败返回-1,成功返回一个sockt描述符
 *
 * 涉及的知识点:
 * inet_addr:若字符串有效则将字符串转换为32位二进制
 * 网络字节序的IPV4地址,否则为INADDR_NONE;
 * gethostbyname:返回对应于给定主机名的包含主机名字
 * 和地址信息的hostent结构指针;
 * htons:将一个无符号短整型(s)的主机数值(h)转换为网络字节顺序(n);
 * socket:创建套接字
 * connect:连接到相应的主机
 */
    int sock;
    unsigned long inaddr;
    struct sockaddr_in ad;
    struct hostent *hp;

    memset(&ad, 0, sizeof(ad));
    ad.sin_family = AF_INET;

    inaddr = inet_addr(host);
    if (inaddr != INADDR_NONE)
        memcpy(&ad.sin_addr, &inaddr, sizeof(inaddr));
    else
    {
        hp = gethostbyname(host);
        if (hp == NULL)
            return -1;
        memcpy(&ad.sin_addr, hp->h_addr, hp->h_length);
    }
    ad.sin_port = htons(clientPort);

    sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sock < 0)
        return sock;
    if (connect(sock, (struct sockaddr *)&ad, sizeof(ad)) < 0)
        return -1;
    return sock;
}

4.2

在webbench.c中,包含了下面几个函数

    static void alarm_handler(int signal);
    static void usage(void);
    static void build_request(const char *url);
    static int bench(void);
    static void benchcore(const char *host, const int port, const char *req);
    int main(int argc, char *argv[]);

全局变量

/* values */
/* 超时标识,由命令行参数-t指定,当被设置为1时,所有子进程退出
 * volatile:
 *    - 让系统总是从内存读取数据,
 *    - 告诉编译器不要做任何优化,
 *    - 变量会在程序外被改变
 */
volatile int timerexpired=0; 
int speed=0; //子进程成功得到服务器响应的总数
int failed=0; //子进程请求失败总数
int bytes=0; //读取到的字节总数
/* globals */
int http10=1; /* 0 - http/0.9, 1 - http/1.0, 2 - http/1.1 */ //HTTP协议版本
/* Allow: GET, HEAD, OPTIONS, TRACE */
#define METHOD_GET 0
#define METHOD_HEAD 1
#define METHOD_OPTIONS 2
#define METHOD_TRACE 3
#define PROGRAM_VERSION "1.5"
int method=METHOD_GET; //HTTP请求方法,默认为GET
int clients=1; //并发数,即子进程个数,默认为1,可以由命令行参数-c指定
int force=0; //是否等待从服务器获取数据,0表示等待
int force_reload=0; //是否使用cache,0为使用
int proxyport=80; //代理服务器端口,默认为80
char *proxyhost=NULL; //代理服务器IP,默认为NULL
/*
 * 执行时间,默认为30秒,可由命令行参数-t指定,
 * 当子进程执行时间超过这个秒数之后,
 * 发送 SIGALRM 信号,将 timerexpired 设置为 1,
 * 让所有子进程退出 
 */
int benchtime=30; 
/* internal */
int mypipe[2]; //创建管道(半双工),用于父子进程间通信
char host[MAXHOSTNAMELEN]; //服务器IP
#define REQUEST_SIZE 2048
char request[REQUEST_SIZE]; //HTTP请求信息

/* 命令行的选项配置表,参见man文档:man getopt_long */
static const struct option long_options[]=
{
 {"force",no_argument,&force,1},
 {"reload",no_argument,&force_reload,1},
 {"time",required_argument,NULL,'t'},
 {"help",no_argument,NULL,'?'},
 {"http09",no_argument,NULL,'9'},
 {"http10",no_argument,NULL,'1'},
 {"http11",no_argument,NULL,'2'},
 {"get",no_argument,&method,METHOD_GET},
 {"head",no_argument,&method,METHOD_HEAD},
 {"options",no_argument,&method,METHOD_OPTIONS},
 {"trace",no_argument,&method,METHOD_TRACE},
 {"version",no_argument,NULL,'V'},
 {"proxy",required_argument,NULL,'p'},
 {"clients",required_argument,NULL,'c'},
 {NULL,0,NULL,0}
};

main()函数

int main(int argc, char *argv[])
{
 int opt=0;
 int options_index=0;
 char *tmp=NULL;

 if(argc==1)
 {
      usage();
          return 2;
 } 

/* 参数检查,并设置相应选项,参见 man getopt_long */
 while((opt=getopt_long(argc,argv,"912Vfrt:p:c:?h",long_options,&options_index))!=EOF )
 {
  switch(opt)
  {
   case  0 : break;
   case 'f': force=1;break;
   case 'r': force_reload=1;break; 
   case '9': http10=0;break;
   case '1': http10=1;break;
   case '2': http10=2;break;
   case 'V': printf(PROGRAM_VERSION"\n");exit(0);
   case 't': benchtime=atoi(optarg);break;       
   case 'p': 
         /* proxy server parsing server:port */
         tmp=strrchr(optarg,':');
         proxyhost=optarg;
         if(tmp==NULL)
         {
             break;
         }
         if(tmp==optarg)
         {
             fprintf(stderr,"Error in option --proxy %s: Missing hostname.\n",optarg);
             return 2;
         }
         if(tmp==optarg+strlen(optarg)-1)
         {
             fprintf(stderr,"Error in option --proxy %s Port number is missing.\n",optarg);
             return 2;
         }
         *tmp='\0';
         proxyport=atoi(tmp+1);break;
   case ':':
   case 'h':
   case '?': usage();return 2;break;
   case 'c': clients=atoi(optarg);break;
  }
 }

 /* 扫描参数选项时,optind标识下一个选项的索引;
  * 扫描结束后,标识第一个非选项参数索引;
  * 如果optind=argc,说明非选项参数即服务器URL缺失。
  * 此变量是系统定义的。
  */
 if(optind==argc) {
                      fprintf(stderr,"webbench: Missing URL!\n");
              usage();
              return 2;
                    }

 if(clients==0) clients=1;
 if(benchtime==0) benchtime=60;
 /* Copyright */
 fprintf(stderr,"Webbench - Simple Web Benchmark "PROGRAM_VERSION"\n"
     "Copyright (c) Radim Kolar 1997-2004, GPL Open Source Software.\n"
     );
 build_request(argv[optind]); //最后为URL,所以optind应该是URL的位置
 /* print bench info */
 printf("\nBenchmarking: ");
 switch(method)
 {
     case METHOD_GET:
     default:
         printf("GET");break;
     case METHOD_OPTIONS:
         printf("OPTIONS");break;
     case METHOD_HEAD:
         printf("HEAD");break;
     case METHOD_TRACE:
         printf("TRACE");break;
 }
 printf(" %s",argv[optind]);
 switch(http10)
 {
     case 0: printf(" (using HTTP/0.9)");break;
     case 2: printf(" (using HTTP/1.1)");break;
 }
 printf("\n");
 if(clients==1) printf("1 client");
 else
   printf("%d clients",clients);

 printf(", running %d sec", benchtime);
 if(force) printf(", early socket close");
 if(proxyhost!=NULL) printf(", via proxy server %s:%d",proxyhost,proxyport);
 if(force_reload) printf(", forcing reload");
 printf(".\n");
 return bench();
}

build_request()函数

/****************
创建URL请求连接,HTTP头
@url:url地址
创建好的请求放在全局变量request中
****************/
void build_request(const char *url)
{
  char tmp[10];
  int i;

  bzero(host,MAXHOSTNAMELEN);
  bzero(request,REQUEST_SIZE);

  //协议适配
  if(force_reload && proxyhost!=NULL && http10<1) http10=1;
  if(method==METHOD_HEAD && http10<1) http10=1;
  if(method==METHOD_OPTIONS && http10<2) http10=2;
  if(method==METHOD_TRACE && http10<2) http10=2;

  switch(method)
  {
      default:
      case METHOD_GET: strcpy(request,"GET");break;
      case METHOD_HEAD: strcpy(request,"HEAD");break;
      case METHOD_OPTIONS: strcpy(request,"OPTIONS");break;
      case METHOD_TRACE: strcpy(request,"TRACE");break;
  }

  strcat(request," "); //追加空格

  if(NULL==strstr(url,"://")) //strstr(str1,str2)用于判断str2是否是str1的子串
  {
      fprintf(stderr, "\n%s: is not a valid URL.\n",url);
      exit(2);
  }
  if(strlen(url)>1500)
  {
         fprintf(stderr,"URL is too long.\n");
     exit(2);
  }
  if(proxyhost==NULL)
       if (0!=strncasecmp("http://",url,7)) //比较前7个字符串
       { fprintf(stderr,"\nOnly HTTP protocol is directly supported, set --proxy for others.\n");
             exit(2);
           }
  /* protocol/host delimiter */
  i=strstr(url,"://")-url+3;
  /* printf("%d\n",i); */

  if(strchr(url+i,'/')==NULL) { //url+i指向http://后第一个位置
                                fprintf(stderr,"\nInvalid URL syntax - hostname don't ends with '/'.\n");
                                exit(2);
                              }
  if(proxyhost==NULL)
  {
   /* get port from hostname */
   if(index(url+i,':')!=NULL &&
      index(url+i,':')<index(url+i,'/')) //判断url中是否指定了端口号
   {
       strncpy(host,url+i,strchr(url+i,':')-url-i); //取出主机地址
       bzero(tmp,10);
       strncpy(tmp,index(url+i,':')+1,strchr(url+i,'/')-index(url+i,':')-1);
       /* printf("tmp=%s\n",tmp); */
       proxyport=atoi(tmp); //端口号转换为int
       if(proxyport==0) proxyport=80;
   } else
   {
     strncpy(host,url+i,strcspn(url+i,"/"));
   }
   // printf("Host=%s\n",host);
   strcat(request+strlen(request),url+i+strcspn(url+i,"/"));
  } else
  {
   // printf("ProxyHost=%s\nProxyPort=%d\n",proxyhost,proxyport);
   strcat(request,url);
  }
  if(http10==1)
      strcat(request," HTTP/1.0");
  else if (http10==2)
      strcat(request," HTTP/1.1");
  strcat(request,"\r\n");
  if(http10>0)
      strcat(request,"User-Agent: WebBench "PROGRAM_VERSION"\r\n");
  if(proxyhost==NULL && http10>0)
  {
      strcat(request,"Host: ");
      strcat(request,host);
      strcat(request,"\r\n");
  }
  if(force_reload && proxyhost!=NULL)
  {
      strcat(request,"Pragma: no-cache\r\n");
  }
  if(http10>1)
      strcat(request,"Connection: close\r\n");
  /* add empty line at end */
  if(http10>0) strcat(request,"\r\n"); 
  // printf("Req=%s\n",request);
}

bench()函数

/**********************
创建管道和子进程,对http请求进行测试
**********************/
/* vraci system rc error kod */
static int bench(void)
{
  int i,j,k;    
  pid_t pid=0;
  FILE *f;

  /* check avaibility of target server */
  /* 测试远程主机是否能够连通 */
  i=Socket(proxyhost==NULL?host:proxyhost,proxyport);
  if(i<0) { 
       fprintf(stderr,"\nConnect to server failed. Aborting benchmark.\n");
           return 1;
         }
  close(i);
  /* create pipe */
  if(pipe(mypipe))
  {
      perror("pipe failed.");
      return 3;
  }

  /* not needed, since we have alarm() in childrens */
  /* wait 4 next system clock tick */
  /*
  cas=time(NULL);
  while(time(NULL)==cas)
        sched_yield();
  */

  /* fork childs */
  for(i=0;i<clients;i++)
  {
       pid=fork();
       if(pid <= (pid_t) 0) //pid=0->子进程,pid<0->error
       {
           /* child process or error*/
               sleep(1); /* make childs faster */
           break;
           /* 子进程跳出循环orfork出错父进程跳出循环 */
       }
  }

  if( pid< (pid_t) 0) //fork出错
  {
          fprintf(stderr,"problems forking worker no. %d\n",i);
      perror("fork failed.");
      return 3;
  }

  if(pid== (pid_t) 0) //子进程
  {
    /* I am a child */
    /* 子进程执行请求:尽可能多的发送请求,直到超时返回为止 */
    if(proxyhost==NULL)
      benchcore(host,proxyport,request);
         else
      benchcore(proxyhost,proxyport,request);

         /* write results to pipe */
     f=fdopen(mypipe[1],"w");
     if(f==NULL)
     {
         perror("open pipe for writing failed.");
         return 3;
     }
     /* fprintf(stderr,"Child - %d %d\n",speed,failed); */
     fprintf(f,"%d %d %d\n",speed,failed,bytes);
     fclose(f);
     /* 子进程完成任务,返回退出 */
     return 0;
  } else
  {
      /* 父进程读取管道,打印结果 */
      f=fdopen(mypipe[0],"r");
      if(f==NULL) 
      {
          perror("open pipe for reading failed.");
          return 3;
      }
      /* _IONBF(无缓冲):直接从流中读入数据或直接向流中写入数据,而没有缓冲区 */
      setvbuf(f,NULL,_IONBF,0);
      /* 虽然子进程不能污染父进程的这几个变量,但用前重置一下,在这里是个好习惯 */
      speed=0;
          failed=0;
          bytes=0;
      /* 从管道中读取每个子进程的任务执行情况,并计数 */
      while(1)
      {
          pid=fscanf(f,"%d %d %d",&i,&j,&k);
          if(pid<2)
                  {
                       fprintf(stderr,"Some of our childrens died.\n");
                       break;
                  }
          speed+=i;
          failed+=j;
          bytes+=k;
          /* fprintf(stderr,"*Knock* %d %d read=%d\n",speed,failed,pid); */
          if(--clients==0) break;
      }
      fclose(f);

  printf("\nSpeed=%d pages/min, %d bytes/sec.\nRequests: %d susceed, %d failed.\n",
          (int)((speed+failed)/(benchtime/60.0f)),
          (int)(bytes/(float)benchtime),
          speed,
          failed);
  }
  return i;
}

benchcore()函数

/******************************
真正测试http的地方
@host:地址
@port:端口
@req:http格式方法
********************************/
void benchcore(const char *host,const int port,const char *req)
{
 int rlen;
 char buf[1500];
 int s,i;
 struct sigaction sa;

 /* setup alarm signal handler */
 /* 当程序执行到指定的秒数之后,发送 SIGALRM 信号 */
 sa.sa_handler=alarm_handler;
 sa.sa_flags=0;
 if(sigaction(SIGALRM,&sa,NULL))
    exit(3);
 alarm(benchtime);

 rlen=strlen(req);
 /* 无限执行请求,直到接收到 SIGALRM 信号将 timerexpired 设置为 1 时 */
 nexttry:while(1)
 {
    if(timerexpired)
    {
       if(failed>0)
       {
          /* fprintf(stderr,"Correcting failed by signal\n"); */
          failed--;
       }
       return;
    }
    /* 连接远程服务器 */
    s=Socket(host,port);                          
    if(s<0) { failed++;continue;}
    /* 发送请求 */ 
    if(rlen!=write(s,req,rlen)) {failed++;close(s);continue;}
    /* 如果是 http/0.9 则关闭 socket 的写操作 */
    if(http10==0) 
        if(shutdown(s,1)) { failed++;close(s);continue;}
    /* 如果等待响应数据返回,则读取响应数据,计算传输的字节数 */
    if(force==0) 
    {
            /* read all available data from socket */
        while(1)
        {
              if(timerexpired) break; 
          i=read(s,buf,1500);
              /* fprintf(stderr,"%d\n",i); */
          if(i<0) 
              { 
                 failed++;
                 close(s);
                 goto nexttry;
              }
           else
               if(i==0) break;
               else
                   bytes+=i;
        }
    }
    /* 关闭连接 */
    if(close(s)) {failed++;continue;}
    /* 成功完成一次请求,并计数,继续下一次相同的请求,直到超时为止 */
    speed++;
 }
}
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