使用.NET制作一个HTTP静态文件服务器

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意义

可能觉得这是在做了一个轮子，回想当初学习http协议时，需要了解各种协议头的作用，但是那时候只是在学习，没有真正去测试http各种头部的含义。在此，重新做了一个静态文件服务器，以学习http知识及dotnet应用。

一、使用控制台制作服务

（1）简单http服务

生成socket服务，绑定IP和端口

Socket socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
socket.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Any, 10080));
socket.Listen(100);
//接收客户端的 Socket请求
socket.BeginAccept(OnAccept, socket);

每个HTTP请求处理

var serverSocket = async.AsyncState as Socket;
//获取到客户端的socket
var clientSocket = serverSocket.EndAccept(async);
//进行下一步监听
serverSocket.BeginAccept(OnAccept, serverSocket);
//响应头部部分
clientSocket.Send(Encoding.UTF8.GetBytes(responseHeader));
//响应body部分
clientSocket.Send(Encoding.UTF8.GetBytes(response_text));

（2）处理request信息

var bytes = new byte[10000];
//获取socket的内容
var len = clientSocket.Receive(bytes);
//request为请求头，将 bytes[] 转换 string
var request = Encoding.UTF8.GetString(bytes, 0, len);
//从请求头中获取path部分“GET /index.html HTTP/1.1”
var filePath = request.Split("\r\n")[0].Split(" ")[1].TrimStart('/');

request的头部内容

GET /index.html HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:10080
Connection: keep-alive
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/86.0.4240.198 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.9
Sec-Fetch-Site: none
Sec-Fetch-Mode: navigate
Sec-Fetch-User: ?1
Sec-Fetch-Dest: document
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8,ja;q=0.7
Cookie: _ga=GA1.1.1017728174.1598968861

（3）处理响应头部

HTTP/1.1 {0}
Date: {1}
Expires: {2}
Server: {3}
Content-Type: {4}
Cache-Control: max-age=86400
Connection: keep-alive
Content-Length: {5}


http_status_code,
System.DateTime.Now.ToString("R"),
DateTime.Now.AddDays(1).ToString("R"),
"WebServer",
content_type,
content_length

注意：响应头部最后有两个回车换行“\r\n\r\n”。

处理状态码

最常用状态码为200、404，在正确返回文件时，返回200状态码，当文件不存在时，需要返回404状态码。简单文件服务器一般不使用其他状态码

var http_status_code = "200 OK"; //设置默认状态码
http_status_code = "404 Not Found"; //当文件不存在时响应404状态码
Content-Type的判断

参考Nginx程序的响应方式，将/nginx/conf/mime.types文件解析成Dictionary类型的数据，从请求文件中获取到文件的扩展名，对应到mime-type。

Content-Length的计算
//字节流计算
response_file = System.IO.File.ReadAllBytes(filePath);
BitArray myBA = new BitArray(response_file);
content_length = Convert.ToInt32(myBA.Length / 8);
//文本类型
response_text = System.IO.File.ReadAllText(filePath, Encoding.UTF8);
content_length = Encoding.UTF8.GetByteCount(response_text);

Content-Length可不返回，但是返回就必须和真实的文件大小一致。

（4）响应字节流文件

response_file = System.IO.File.ReadAllBytes(filePath);
BitArray myBA = new BitArray(response_file);
content_length = Convert.ToInt32(myBA.Length / 8);

（5）响应文本文件

response_text = System.IO.File.ReadAllText(filePath, Encoding.UTF8);
content_length = Encoding.UTF8.GetByteCount(response_text);

（6）特殊文件处理

默认首页
if(filePath == "" || filePath == "/")
{
    filePath = "index.html";
}
// 以`/`为末尾的，默认获取该目录下的`index.html`文件
if(filePath.Substring(filePath.Length - 1, 1) == "/")
{
    filePath = filePath + "index.html"; //默认页面
}
文件不存在时
//获取文件内容
try
{
    // ... 获取文件，若获取失败，则抛出异常
}
catch (Exception e)
{
    http_status_code = "404 Not Found";
    response_text = System.IO.File.ReadAllText(webpath + "404.html", Encoding.UTF8);
    content_type = "text/html";
    content_length = Encoding.UTF8.GetByteCount(response_text);
}
去除问号访问
if (filePath.Contains("?"))
{
    filePath = filePath.Split("?")[0];
}

（7）效果预览

服务日志

总结

做简易自主的本地静态文件服务器，效果还是不错的。之后做成桌面应用程序，双击软件即运行站点。

TODO+优化
  1. 未处理子目录下的默认文件，例如/html/要访问到/html/index.html【已完成】
  2. 服务端没有找到文件时，要返回404状态码和默认404页面。【已完成】
  3. 获取请求头的host，访问到不同的站点（虚拟主机）。
  4. 带参数时获取不到文件，例如index.html?id=123需要把?及后面的参数过滤，带#的URL无需处理。【已完成】
  5. 每个HTTP请求都占用一个连接，需要保持同一个TCP连接请求。
资源消耗

Nginx占用内存1.5MB，该应用占用25MB，当然是不能和Nginx相比较的。

HTTP头部问题
  1. Pragma: no-cache需要去掉，避免缓存失效。
  2. Cache-Control: max-age=86400设置缓存1天。
  3. 请求头的操作，HTTP服务端指定的Host是以头部的Host为准，URL上的Host是无效的。
C:\Users\admin>curl http://127.0.0.1/ -H "Host: fe80.cn" -v
*   Trying 127.0.0.1...
* TCP_NODELAY set
* Connected to 127.0.0.1 (127.0.0.1) port 80 (#0)
> GET / HTTP/1.1
> Host: fe80.cn
> User-Agent: curl/7.55.1
> Accept: */*
“你的主机中的软件中止了一个已建立的连接”的问题

出现原因：

1、由于客户端在发送请求后，还没等服务器响应就断开了连接，有可能是因为网络原因，突然网断了，但是如果错误频繁出现的话，可能就是服务端的问题了。

2、有可能是后台处理时间太长了。

3、服务器的并发连接数超过了其承载量，服务器会将其中一些连接Down掉。

4、客户关掉了浏览器，而服务器还在给客户端发送数据。

5、出现404或者获取不到文件时出现该问题。

6、访问过于频繁时404的文件报该问题。

等其他原因，但这个问题还没有解决。

使用Wireshark抓包

过滤参数 http && tcp.port == 10080

抓包诊断

通过抓包发现，一个请求有两个响应。后面查到该请求的request为空，因此应该不做处理，否则返回200的空响应会终止该连接。

学习文档
  1. .net core 使用控制台开发简单的web服务器，接收http请求并响应请求
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