北京電子科技學院（BESTI）
實 驗 報 告
課程：資訊保安系統設計基礎 班級：1452
姓名：（按貢獻大小排名）鄢曼君 李子璇
學號：（按貢獻大小排名）20145227 20145201
成績： 指導教師：婁嘉鵬 實驗日期：2016.11.3
實驗密級：無 預習程度：已預習 實驗時間：10:00-12:30
儀器組次： 必修/選修：必修 實驗序號：05
實驗名稱：簡單嵌入式WEB伺服器實驗
實驗目的與要求：
1、掌握在ARM開發板實現一個簡單的WEB伺服器的過程。
2、看懂程式碼，在宿主機和實驗箱中實現。
實驗儀器：
| 名稱 | 型號 | 數量 |
|---|---|---|
| arm | UP-TECH | 1 |
| pc | Windows XP | 1 |
| 虛擬機器 | redhat | 1 |
實驗原理
1、在Linux PC上，利用arm-linux-gcc編譯器，可編譯出針對Linux ARM平臺的可執行程式碼。
2、瞭解多執行緒程式設計的基本原理。
3、學習pthread庫函式的使用。
實驗內容與步驟
1、開發環境的配置同實驗一。
2、將實驗程式碼拷貝到共享資料夾中。
3、編譯應用程式
進入07_httpd資料夾，執行 make 產生可執行檔案httpd，然後分別輸入armv4l-unknown-linux-gcc -o ../bin/httpd httpd.o copy.o -lpthread
armv4l-unknown-linux-gcc -o httpd httpd.o copy.o -lpthread 再次檢視資料夾時就可以發現已經生成httpd可執行檔案。
4、下載除錯
使用 NFS 服務方式將HTTPD 下載到超級終端上，並拷貝測試用的網頁進行除錯，執行完之後是等待連線的介面，
5、本機測試
在桌上型電腦的瀏覽器中輸入 http：//192.168.0.121，觀察在客戶機的瀏覽器中的連線請求結果和在開發板上的伺服器的列印資訊。
- 客戶機的瀏覽器中的連線請求結果
- 在開發板上的伺服器的列印資訊。
實驗程式碼分析：
/ * httpd.c: A very simple http server
* Copyfight (C) 2003 Zou jian guo <ah_zou@163.com>
* Copyright (C) 2000 Lineo, Inc. (www.lineo.com)
* Copyright (c) 1997-1999 D. Jeff Dionne <jeff@lineo.ca>
* Copyright (c) 1998 Kenneth Albanowski <kjahds@kjahds.com>
* Copyright (c) 1999 Nick Brok <nick@nbrok.iaehv.nl>
*
* This program is free software; you can redistribute it and/or modify
* it under the terms of the GNU General Public License as published by
* the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
* (at your option) any later version.
*
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <errno.h>
#include <sys/stat.h>
#include <dirent.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <ctype.h>
#include "pthread.h"
#define DEBUG
int KEY_QUIT=0;
int TIMEOUT=30;
#ifndef O_BINARY
#define O_BINARY 0
#endif
char referrer[128];
int content_length;
#define SERVER_PORT 80
/*傳送HTTP協議資料頭，伺服器迴應http協議資料頭，傳送純文字檔案資訊、gif格式圖片、gpeg格式圖片資訊、html資訊、伺服器版本資訊、檔案永不過期資訊。*/
int PrintHeader(FILE *f, int content_type)
{
alarm(TIMEOUT);
fprintf(f,"HTTP/1.0 200 OKn");
switch (content_type)
{
case 't':
fprintf(f,"Content-type: text/plainn");
break;
case 'g':
fprintf(f,"Content-type: image/gifn");
break;
case 'j':
fprintf(f,"Content-type: image/jpegn");
break;
case 'h':
fprintf(f,"Content-type: text/htmln");
break;
}
fprintf(f,"Server: uClinux-httpd 0.2.2n");
fprintf(f,"Expires: 0n");
fprintf(f,"n");
alarm(0);
return(0);
}
//對jpeg格式的檔案進行處理；
int DoJpeg(FILE *f, char *name)
{
char *buf;
FILE * infile;
int count;
if (!(infile = fopen(name, "r"))) {
fprintf(stderr, "Unable to open JPEG file %s, %dn", name, errno);
fflush(f);
alarm(0);
return -1;
}
PrintHeader(f,'j');
copy(infile,f); /* prints the page */
alarm(TIMEOUT);
fclose(infile);
alarm(0);
return 0;
}
//處理gif格式檔案；
int DoGif(FILE *f, char *name)
{
char *buf;
FILE * infile;
int count;
if (!(infile = fopen(name, "r"))) {
alarm(TIMEOUT);
fprintf(stderr, "Unable to open GIF file %s, %dn", name, errno);
fflush(f);
alarm(0);
return -1;
}
PrintHeader(f,'g');
copy(infile,f); /* prints the page */
alarm(TIMEOUT);
fclose(infile);
alarm(0);
return 0;
}
//處理目錄；
int DoDir(FILE *f, char *name)
{
char *buf;
DIR * dir;
struct dirent * dirent; //此處dirent不僅僅指向目錄，還指向目錄中的具體檔案，dirent結構體儲存的關於檔案的資訊很少，所以dirent起著一個索引的作用
if ((dir = opendir(name))== 0) {
fprintf(stderr, "Unable to open directory %s, %dn", name, errno);
fflush(f);
return -1;
}
PrintHeader(f,'h');
alarm(TIMEOUT);
fprintf(f, "<H1>Index of %s</H1>nn",name);
alarm(0);
if (name[strlen(name)-1] != '/') {
strcat(name, "/");
}
while(dirent = readdir(dir)) {
alarm(TIMEOUT);
fprintf(f, "<p><a href="/%s%s">%s</p>n", name, dirent->d_name, dirent->d_name);
alarm(0); //傳送目錄資訊；
}
closedir(dir);
return 0;
}
int DoHTML(FILE *f, char *name)
{
char *buf;
FILE *infile; //定義檔案流指標
int count;
char * dir = 0;
if (!(infile = fopen(name,"r"))) { //通過檔名開啟一個檔案，只讀屬性；
alarm(TIMEOUT);
fprintf(stderr, "Unable to open HTML file %s, %dn", name, errno); //列印開啟檔案失敗資訊；
fflush(f);
alarm(0);
return -1;
}
PrintHeader(f,'h'); //傳送http協議資料包；f表示客戶連線的檔案流指標用於寫入http協議資料頭資訊；
copy(infile,f); /* prints the page */ //將開啟的檔案內容通過傳送回客戶端；
alarm(TIMEOUT);
fclose(infile);
alarm(0);
return 0;
}
int DoText(FILE *f, char *name) //純文字檔案的處理；
{
char *buf;
FILE *infile; //定義檔案流指標；
int count;
if (!(infile = fopen(name,"r"))) { //通過檔名開啟一個檔案，只讀屬性
alarm(TIMEOUT);
fprintf(stderr, "Unable to open text file %s, %dn", name, errno);
fflush(f);
alarm(0);
return -1;
}
PrintHeader(f,'t'); //傳送t型別的http協議資料頭資訊；
copy(infile,f); /* prints the page */
alarm(TIMEOUT);
fclose(infile);
alarm(0);
return 0;
}
int ParseReq(FILE *f, char *r)
{
char *bp; //定義指標bp；
struct stat stbuf;
char * arg; //引數指標；
char * c;
int e;
int raw;
#ifdef DEBUG
printf("req is '%s'n", r); //列印請求命令；例如：GET /img/baidu_sylogo1.gif HTTP/1.1rn
#endif
while(*(++r) != ' '); /*skip non-white space*/ //判斷buf中的內容是否為空跳過非空白；
while(isspace(*r)) //判斷r所在位置的字元是否為空格若為空格則r指向下一個字元；
r++;
while (*r == '/') //判斷r所在位置的字元是否為/若為空格則r指向下一個字元；
r++;
bp = r; //將r所指向的內容賦值給bp bp指向/之後的內容；img/baidu_sylogo1.gif HTTP/1.1rn
while(*r && (*(r) != ' ') && (*(r) != '?'))
r++;//當r不為空，並求 r不為?時r指向下一個字元
#ifdef DEBUG
printf("bp='%s' %x, r='%s' n", bp, *bp,r); //列印 r和bp的值；
#endif
if (*r == '?') //判斷 r是否為 ？若為？則執行以下語句；
{
char * e; //定義指標變數；
*r = 0; //將r所在位置處的字元設為; 的ASCII碼值是0
arg = r+1; //arg指向下一個引數；
if (e = strchr(arg,' '))
{
*e = ''; //如果arg為空則將arg所在位置置為複製給e;
}
} else
{ // 如果當前r指向字元不為 '?', 將r指向字元置為 ''，
arg = 0;
*r = 0; // r處設為;
}
c = bp;//將bp賦值給c;
/*zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz*/
if (c[0] == 0x20){ //判斷c中的字元內容是否為空格；若為空格
c[0]='.'; //將.和放入c陣列中；
c[1]='';
}
/*zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz*/
if(c[0] == '') strcat(c,"."); //若 c中為則將.連結在c後；
if (c && !stat(c, &stbuf)) //通過檔名c獲取檔案資訊，並儲存在stbuf中
//返回值: 執行成功則返回0，失敗返回-1，錯誤程式碼存於errno
{
if (S_ISDIR(stbuf.st_mode))//判斷結果是否為特定的值
{
char * end = c + strlen(c); //end指向c的末尾；
strcat(c, "/index.html"); //將/index.html加到c後，後面追加;
if (!stat(c, &stbuf)) //通過檔名c獲取檔案資訊，並儲存在stbuf中 ；成功返回0；
{
DoHTML(f, c); //對html檔案進行處理；
}
else
{
*end = ''; //將end指向;
DoDir(f,c); //若c中沒有"/index.html" 則跳到目錄處理目錄程式碼處去執行；
}
}
else if (!strcmp(r - 4, ".gif")) //判斷r中的後四個字元，即判斷檔案型別；
DoGif(f,c); //若是 gif格式的檔案則跳轉到DoGif對其進行處理；
else if (!strcmp(r - 4, ".jpg") || !strcmp(r - 5, ".jpeg"))
DoJpeg(f,c); //若是 jpg或jpeg格式的檔案則跳轉到DoJpeg對其進行處理；
else if (!strcmp(r - 4, ".htm") || !strcmp(r - 5, ".html"))
DoHTML(f,c); //若是 htm格式的檔案則跳轉到DoHTML處對其進行處理；
else
DoText(f,c);//若是 純文字格式的檔案則跳轉到DoText對其進行處理
}
else{
PrintHeader(f,'h'); //傳送h型別的http協議資料頭
alarm(TIMEOUT);
fprintf(f, "<html><head><title>404 File Not Found</title></head>n"); //列印出錯資訊
fprintf(f, "<body>The requested URL was not found on this server</body></html>n");
alarm(0);
}
return 0;
}
void sigalrm(int signo) //定時器終止時傳送給程式的訊號；
{
/* got an alarm, exit & recycle */
exit(0);
}
int HandleConnect(int fd)
{
FILE *f;//定義檔案流FILE結構體指標用來表示與客戶連線的檔案流指標；
char buf[160]; //定義緩衝區buf用來存放客戶端的請求命令；
char buf1[160]; //定義緩衝區buf用來存放客戶端的各欄位資訊；
f = fdopen(fd,"a+"); //以檔案描述符的形式開啟檔案； a+ 以附加方式開啟可讀寫的檔案。若檔案不存在，則會建立該檔案，如果檔案存在，寫入的資料會被加到檔案尾後，即檔案原先的內容會被保留。
if (!f) {//若檔案開啟失敗則列印出錯資訊；
fprintf(stderr, "httpd: Unable to open httpd input fd, error %dn", errno);
alarm(TIMEOUT); // 鬧鐘函式成功則返回上一個鬧鐘時間的剩餘時間，否則返回0。 出錯返回-1
close(fd);//關閉檔案描述符；
alarm(0); //將鬧鐘時間清0；
return 0;
}
setbuf(f, 0); //將關閉緩衝區；
alarm(TIMEOUT); //啟用鬧鐘；
if (!fgets(buf, 150, f)) { //直接通過f讀取150個字元放入以buf為起始地址中，不成功時返回0則列印出錯資訊；否則fgets成功返回函式指標列印buf的內容；
fprintf(stderr, "httpd: Error reading connection, error %dn", errno);
fclose(f); //關閉檔案描述符；
alarm(0);
return 0;
}
#ifdef DEBUG
printf("buf = '%s'n", buf); //列印客戶機發出的請求命令；
#endif
alarm(0); //將鬧鐘時間清0；
referrer[0] = '';//初始化referrer陣列；
content_length = -1; //將資訊長度初始化為-1；
alarm(TIMEOUT); //設定定時器；
//read other line to parse Rrferrer and content_length infomation
while (fgets(buf1, 150, f) && (strlen(buf1) > 2)) { //直接通過f讀取150個字元放入以buf1為起始地址的空間中；
alarm(TIMEOUT);
#ifdef DEBUG
printf("Got buf1 '%s'n", buf1); //列印buf1中的資訊；
#endif
if (!strncasecmp(buf1, "Referer:", 8)) { //將buf1中的前八個字元與字串Referer：若相等則將將指標指向buf1中的Referer：之後；
char * c = buf1+8;
while (isspace(*c)) //判斷c處是否為空格若為空格則c指向下一個字元；
c++;
strcpy(referrer, c); //將c所指的記憶體單元的內容複製到referrer陣列中；
}
else if (!strncasecmp(buf1, "Referrer:", 9)) { //將buf1中的前九個字元與字串Referrer：若相等則將將指標指向buf1中的Referrer：之後；
char * c = buf1+8;
char * c = buf1+9;
while (isspace(*c)) //判斷c處是否���空格若為空格則c指向下一個字元;
c++;
strcpy(referrer, c); //將c所指的記憶體單元的內容複製到referrer陣列中；
}
else if (!strncasecmp(buf1, "Content-length:", 15)) { )) { //將buf1中的前15個字元與字串Content-length：若相等則將將指標指向buf1中的Content-length：之後；
content_length = atoi(buf1+15); //atoi型別轉換將buf1中的內容轉換為整型賦值給content_length；
}
}
alarm(0);
if (ferror(f)) { //錯誤資訊輸出；
fprintf(stderr, "http: Error continuing reading connection, error %dn", errno);
fclose(f);
return 0;
}
ParseReq(f, buf); //解析客戶請求函式；
alarm(TIMEOUT); //開啟計時器；
fflush(f); //重新整理流；
fclose(f); //關閉檔案流；
alarm(0);
return 1;
}
void* key(void* data)
{
int c;
for(;;){
c=getchar(); //從鍵盤輸入一個字元
if(c == 'q' || c == 'Q'){
KEY_QUIT=1;
exit(10); //若輸入q則退出程式；
break;
}
}
}
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd, s; //定義套接字檔案描述符作為客戶機和伺服器之間的通道；
int len;
volatile int true = 1; //定義volatile型別的變數用來作為指向緩衝區的指標變數；
struct sockaddr_in ec;
struct sockaddr_in server_sockaddr; //定義結構體變數；
pthread_t th_key;//定義執行緒號；
void * retval; //用來儲存被等待執行緒的返回值。
signal(SIGCHLD, SIG_IGN); //忽略訊號量；
signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
signal(SIGALRM, sigalrm); //設定時鐘訊號的對應動作；
chroot(HTTPD_DOCUMENT_ROOT); //改變根目錄；在makefile檔案中指定；
printf("starting httpd...n"); //列印啟用伺服器程式資訊；
printf("press q to quit.n");
// chdir("/");
if (argc > 1 && !strcmp(argv[1], "-i")) {// 若argv【1】等於-i strcmp返回0 並且 argc大於1 執行if下的語句快即關閉檔案描述符；
/* I'm running from inetd, handle the request on stdin */
fclose(stderr);
HandleConnect(0); //向HandleConnect函式傳入0檔案描述符即標準輸入；
exit(0);
}
if((s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) == -1) { //若獲取套接字出錯則將錯誤資訊輸出到標準裝置；
perror("Unable to obtain network");
exit(1);
}
if((setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (void *)&true, //此函式用於設定套介面，若成功返回0，否則返回錯誤
sizeof(true))) == -1) {
perror("setsockopt failed"); //輸出錯誤資訊；
exit(1);
}
server_sockaddr.sin_family = AF_INET; //設定ip地址型別；
server_sockaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT); //設定網路埠；
server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //INADDR_ANY表示本地任意ip;
if(bind(s, (struct sockaddr *)&server_sockaddr, //將所監聽的埠號與伺服器的地址、埠繫結；
sizeof(server_sockaddr)) == -1) {
perror("Unable to bind socket");//若繫結失敗則列印出錯資訊；
exit(1);
}
if(listen(s, 8*3) == -1) { //listen()宣告伺服器處於監聽狀態，並且最多允許有24個客戶端處於連線待狀態；
perror("Unable to listen");
exit(4);
}
pthread_create(&th_key, NULL, key, 0); //建立執行緒；
/* Wait until producer and consumer finish. */
printf("wait for connection.n"); //列印伺服器等待連結資訊；
while (1) {
len = sizeof(ec);//ec結構體變數的長度；
if((fd = accept(s, (void *)&ec, &len)) == -1) { //接受客戶機的請求，與客戶機建立連結；
exit(5);
close(s);
}
HandleConnect(fd); //處理連結函式呼叫fd 為客戶連線檔案描述符；；
}
pthread_join(th_key, &retval); //以阻塞的方式等待thread指定的執行緒結束。當函式返回時，被等待執行緒的資源被收回。如果程式已經結束，那麼該函式會立即返回。成功返回0；該語句不會執行到；
}
程式碼流程圖：
實驗過程中遇到的問題以及解決方案：
Make編譯問題及解決方案
問題：我們將07_httpd資料夾全部拷貝進了bc中，資料夾中擁有Makefile檔案，按照實驗指導書中使用make編譯時，出現錯誤，程式無法編譯。
解決：我們在07_httpd所在的ws資料夾中新建了一個bin資料夾，最終成功編譯。
實驗總結：
本次實驗是我們在以實驗一開發環境為背景的情況下最後一個實驗，有了之前的基礎，這次的比較簡單易行。比起實驗四面對make編譯不成功時，我們的一籌莫展，現在我們掌握之前的經驗方法，可以編譯出來了。這次實驗是簡單嵌入式WEB伺服器實驗，通過對實驗指導書的預習，我們明白了在ARM開發板上開發一個簡單的WEB的過程，以及在ARM開發板上SOCKET網路程式設計和Linux下signal（）函式的使用。我們通過這幾次實驗收穫了很多實戰經驗，相信以後會用上它們。