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使用rust写一个Web服务器——单线程版本

news 2025/7/2 22:15:25

文章目录

- 监听TCP连接
- 读取HTTP Reqeust
- 返回HTTP Response
- 返回HTML页面
- 验证Request和选择性Response

使用rust编写一个基于HTTP协议的Web服务器。HTTP是更高层的通信协议，一般来说都基于TCP来构建的，除了HTTP/3，后者是基于UDP构建的协议

仓库地址： 1037827920/web-server: 使用rust编写的简单web服务器 (github.com)

下面分为五个步骤去完成这个单线程Web服务器：

监听TCP连接
读取HTTP Reqeust
返回HTTP Response
返回HTML页面
验证Request和选择性Response

监听TCP连接

use std::net::TcpListener;fn main() {// 监听端口let listener = TcpListener::bind("localhost:8080").unwrap();// incoming返回一个迭代器，它每一次迭代会返回一个新的连接stream（客户端发起的连接，Web服务器负责监听接收），因此，接下来做的就是从stream中读取数据，然后返回处理的结果for stream in listener.incoming() {let stream = stream.unwrap();println!("Connection established!");}
}

运行代码后访问localhost:8080，可以看到如下结果：

Connection established!
Connection established!
Connection established!

为啥浏览器访问依次，会在终端打印多次连接建立的信息？

原因在于stream超出作用域时，会触发drop的扫尾工作，其中包含了关闭连接。但是，浏览器可能会存在自动重试的情况，因此还会重新建立连接，最终打印了多次。

注意： 由于listener.incoming()会在当前阻塞式监听，所以main线程会被阻塞。

读取HTTP Reqeust

连接建立后，就可以开始读取客户端传来请求数据，先了解一下HTTP Reqeust

HTTP Request格式：

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

Method是请求的方法，例如GET、POST等，Reqeust-URI是该请求希望访问的目标资源路径，例如/、/sleep
类似JSON格式的数据都是HTTP请求报头headers，例如“Host: localhost:8080”
message-body是消息体，它包含了用户请求携带的具体数据，例如更改用户名的请求，就要提交新的用户名数据，而GET请求是没有message-body的

代码：

use std::{// 帮助我们读取和写入数据// BufReader可以实现缓冲区读取，底层其实是基于std::io::Read实现，可以使用lines方法获取一个迭代器，可以对传输的内容流进行按行迭代读取，要使用该方法，需引入std::io::BufReadio::{prelude::*, BufReader},net::{TcpListener, TcpStream},
};fn main() {let listener = TcpListener::bind("192.168.218.128:8080").unwrap();for stream in listener.incoming() {let stream = stream.unwrap();handle_connection(stream);}
}/// # 函数作用
/// 处理连接：读取请求
fn handle_connection(mut stream: TcpStream) {let buf_reader = BufReader::new(&mut stream);let http_request: Vec<_> = buf_reader.lines().map(|result| result.unwrap()).take_while(|line| !line.is_empty()) // 从迭代器中获取元素，直到闭包返回false为止.collect(); // 使用collect消费掉迭代器println!("Request: {:#?}", http_request);
}

运行代码后访问localhost:8080，可以看到如下结果：

Request: ["GET / HTTP/1.1","Host: 192.168.218.128:8080","Connection: keep-alive","Cache-Control: max-age=0","Upgrade-Insecure-Requests: 1","User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/123.0.0.0 Safari/537.36 Edg/123.0.0.0",...
]

如何判断客户端发来的HTTP数据是否读取完成：

客户端会在请求数据的结尾附上两个换行符，放我们检测某一行字符串为空时，就意味着请求数据已经传输完毕了，可以collect了。

返回HTTP Response

客户端请求后，服务端需要给予相应的请求应答

HTTP Response格式：

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

Status-Code用于告诉客户端，当前的请求是否成功，若失败，大概是什么原因

Response示例：

HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n

修改handle_conneciton，将Response发送回客户端：

/// # 函数作用
/// 处理连接：读取请求，回应请求
fn handle_connection(mut stream: TcpStream) {let buf_reader = BufReader::new(&mut stream);let http_request: Vec<_> = buf_reader.lines().map(|result| result.unwrap()).take_while(|line| !line.is_empty()) // 从迭代器中获取元素，直到闭包返回false为止.collect(); // 使用collect消费掉迭代器let response = "HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n";// write_all接收&[u8]类型作为参数，这里需要用as_bytes将字符串转换为字节数组stream.write_all(response.as_bytes()).unwrap();
}

运行代码后访问localhost:8080，浏览器已经不会再报错，已经收到了来自服务器的Response，虽然是空白页面

返回HTML页面

hello.html：

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

添加导包：

use std::fs;

修改handle_connection函数：

/// # 函数作用
/// 处理连接：读取请求，回应请求
fn handle_connection(mut stream: TcpStream) {let buf_reader = BufReader::new(&mut stream);let _http_request: Vec<_> = buf_reader.lines().map(|result| result.unwrap()).take_while(|line| !line.is_empty()) // 从迭代器中获取元素，直到闭包返回false为止.collect(); // 使用collect消费掉迭代器let status_line = "HTTP/1.1 200 OK"; // 状态行let contents = fs::read_to_string("hello.html").unwrap(); // 读取文件内容let length = contents.len();let response = format!("{status_line}\r\nContent-Length: {length}\r\n\r\n{contents}");// write_all接收&[u8]类型作为参数，这里需要用as_bytes将字符串转换为字节数组stream.write_all(response.as_bytes()).unwrap();
}

运行代码后访问localhost:8080，浏览器会显示hello.html页面

验证Request和选择性Response

404.html内容：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en"><head><meta charset="utf-8"><title>This is 404 Page</title></head><body><h1>Sorry!</h1><p>404</p></body>
</html>

继续修改handle_connection，针对客户端不同的Request给出相应的Response

fn handle_connection(mut stream: TcpStream) {let buf_reader = BufReader::new(&mut stream);// 使用next而不是lines，因为我们只需要读取第一行，判断具体的request方法let request_line = buf_reader.lines().next().unwrap().unwrap();let (status_line, filename) = if request_line == "GET / HTTP/1.1" {("HTTP/1.1 200 OK", "hello.html")} else {("HTTP/1.1 404 NOT FOUND", "404.html")};let contents = fs::read_to_string(filename).unwrap();let length = contents.len();let response =format!("{status_line}\r\nContent-Length: {length}\r\n\r\n{contents}");stream.write_all(response.as_bytes()).unwrap();
}