综述

本文涉及到下图绿色背景部分的内容：

在这里插入图片描述

左侧位于Linux下，其中包括lighttpd和socket程序；右侧是WebSocket程序。两者通过网络交互。

本文介绍lighttpd的基本使用方式，并通过编程完成一个socket服务器与浏览器端的WebSocket客户端通信。

lighttpd

首先介绍lighttpd，因为它是后端（socket程序）和前端（WebSocket程序）交互的基础。

lighttpd是一款轻量级的开源Web服务器，跟Apache、Nginx功能差不多，对应的官网http://www.lighttpd.net/。

lighttpd目前只支持Linux，所以这里在虚拟机（安装Ubuntu20.04版本）上编译和使用lighttpd，对应的Linux版本：

jw@ubuntu:~/code/www/html$ uname -a
Linux ubuntu 5.15.0-82-generic #91~20.04.1-Ubuntu SMP Fri Aug 18 16:24:39 UTC 2023 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

下载lighttpd最新版本，获取到lighttpd-1.4.71.tar.gz。

首先解压缩源代码：

jw@ubuntu:~/code$ tar -xzvf lighttpd-1.4.71.tar.gz

安装依赖程序：

jw@ubuntu:~/code/lighttpd-1.4.71$ sudo apt install zlib1g-dev libpcre2-dev

进入解压缩得到的目录，然后进行configure：

jw@ubuntu:~/code/lighttpd-1.4.71$ ./configure --prefix=/usr/local/lighttpd

编译：

jw@ubuntu:~/code/lighttpd-1.4.71$ make

安装：

jw@ubuntu:~/code/lighttpd-1.4.71$ sudo make install

安装的位置是/usr/local/lighttpd/：

w@ubuntu:~/code/lighttpd-1.4.71$ ls -al /usr/local/lighttpd/
total 20
drwxr-xr-x  5 root root 4096 Sep  3 07:03 .
drwxr-xr-x 11 root root 4096 Sep  3 07:03 ..
drwxr-xr-x  2 root root 4096 Sep  3 07:03 lib
drwxr-xr-x  2 root root 4096 Sep  3 07:03 sbin
drwxr-xr-x  3 root root 4096 Sep  3 07:03 share

进入到lighttpd所在的目录，后续以root进行操作：

root@ubuntu:/usr/local/lighttpd/sbin# ll
total 1992
drwxr-xr-x 2 root root    4096 Sep  3 07:03 ./
drwxr-xr-x 5 root root    4096 Sep  3 07:03 ../
-rwxr-xr-x 1 root root 2004088 Sep  3 07:03 lighttpd*
-rwxr-xr-x 1 root root   23048 Sep  3 07:03 lighttpd-angel*

为了使用lighttpd，需要有配置文件，下面是一个最简单的例子（test.conf）：

server.document-root = "/home/jw/code/www/html"
server.port = 80
mimetype.assign = (".html" => "text/html",".txt" => "text/plain",".jpg" => "image/jpeg",".png" => "image/png"
)
index-file.names = ( "index.html" )

简单说明它们的意义：

server.document-root：指定了Web服务器目录，我们需要在这里放浏览器可以访问的文件，比如html文件。
server.port：指定端口，默认非安全的Web服务器端口是80。
mimetype.assign：指定支持的文件。
index-file.names：指定入口文件。

在server.document-root指定的目录中存放html文件，下面是一个例子（index.html ）：

<html><body>Hello Wolrd!</body>
</html>

当通过浏览器登录服务器时，首先访问到的就是这个文件。

启动lighttpd的应用程序的命令如下：

root@ubuntu:/usr/local/lighttpd/sbin# ./lighttpd -D -f test.conf 
2023-09-03 07:17:49: (server.c.1909) server started (lighttpd/1.4.71)

启动之后该服务器会持续运行，此时可以查看到网络状态：

root@ubuntu:/usr/local/lighttpd/sbin# netstat -ntlv
Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State      
tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN     
tcp        0      0 127.0.0.1:631           0.0.0.0:*               LISTEN     
tcp        0      0 127.0.0.53:53           0.0.0.0:*               LISTEN     
tcp6       0      0 ::1:631                 :::*                    LISTEN

这里显示的第一行对应的就是lighttpd服务器，它监听80端口，IP显示全0表示没有限制。

通过浏览器访问lighttpd服务器，输入的IP就是Linux系统的IP，端口可以不写，默认就是80。测试结果如下图所示：

在这里插入图片描述

到这里一个简单的lighttpd服务器就已经开启了。

当然这只是一个开始，此时浏览器只能访问lighttpd中的简单html文件，要想要打通后端的socket程序和前端的WebSocket程序，还需要依赖于lighttpd的ws_tunnel插件。为了使lighttpd支持WebSocket，需要修改它的配置，以下是修改之后的test.conf ：

server.modules += ("mod_wstunnel"
)server.document-root = "/home/jw/code/www/html"
server.port = 80
mimetype.assign = (".html" => "text/html",".txt" => "text/plain",".jpg" => "image/jpeg",".png" => "image/png"
)
static-file.exclude-extensions = ( ".fcgi", ".php", ".rb", "~", ".inc" )
index-file.names = ( "index.html" )$HTTP["url"] =~ "^/websocket.test" {wstunnel.server = ("" => (("host" => "127.0.0.1","port" => "888")))wstunnel.frame-type = "text"
}

这里的改动有以下的几个：

通过server.modules引入lighttpd插件，在lighttpd中，通过插件的方式可以引入很多新的特性，比如这里的WebSocket（对应插件mod_wstunnel），还有CGI，代理，等等。
配置wstunnel，所有的参数可以在Docs ConfigurationOptions - Lighttpd - lighty labs找到，这里的配置主要针对特定格式的WebSocket，其配置有两个：一个是转发的地址和端口，指向了localhost（127.0.0.1）和888端口，注意它们需要跟Linux端的服务器有相同的配置，否则无法转发到指定的处理程序；另一个是WebSocket的数据格式，这里指定的是文本格式。

配置修改之后重新打开lighttpd：

root@ubuntu:/usr/local/lighttpd/sbin# ./lighttpd -D -f test.conf 
2023-09-09 22:20:15: (server.c.1909) server started (lighttpd/1.4.71)

socket编程

编写Linux端的服务器程序，下面是一个示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>// Should be same with the one in lihttpd.conf and index.html.
#define DEFAULT_PORT 888
// Should be same with the one in lihttpd.conf.
#define DEFAULT_IP "127.0.0.1"int main(int argc, char **argv)
{int server_socket = -1;int client_socket = -1;struct sockaddr_in server_addr;struct sockaddr_in client_addr;char received_buffer[1024]; // Buffer for received.int received_len = -1;int sended_len = -1;int res = -1;socklen_t addr_len = sizeof(struct sockaddr);int index;// Create a socket.server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (server_socket < 0){printf("Create socket failed: %s\n", strerror(errno));return -1;}// Bind the created socket on special IP and port.server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_port = htons(DEFAULT_PORT);server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(DEFAULT_IP);if (bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0){printf("Bind server failed: %s\n", strerror(errno));return -2;}printf("Socket[%d] has bond on port[%d] for IP address[%s]!\n",server_socket, DEFAULT_PORT, DEFAULT_IP);// Listen on the created socket.listen(server_socket, 10);while (1){printf("Waiting and accept new client connect...\n");client_socket = accept(server_socket, (struct sockaddr *)&client_addr, &addr_len);if (client_socket < 0){printf("Accept client socket failed: %s\n", strerror(errno));return -3;}printf("Accept new client[%d] socket[%s:%d]\n", client_socket,inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port));while (1){memset(received_buffer, 0, sizeof(received_buffer));received_len = read(client_socket, received_buffer, sizeof(received_buffer));if (received_len < 0){printf("Read data from client [%d] failed: %s\n", client_socket, strerror(errno));close(client_socket);break;}else if (0 == received_len){printf("Client [%d] disconnected!\n", client_socket);close(client_socket);break;}else{printf("Read %d bytes from client[%d] and the data is : %s\n",received_len, client_socket, received_buffer);// Send back the received buffer to client.sended_len = write(client_socket, received_buffer, received_len);if (sended_len < 0){printf("wWite data back to client[%d] failed: %s \n", client_socket,strerror(errno));close(client_socket);break;}}}sleep(1);}if (client_socket){close(client_socket);}close(server_socket);return 1;
}

这里使用了socket编程，注意socket和前面提到的WebSocket虽然都用来网络通信，但是它们不是同一个东西，关于它们的具体差别涉及到socket和WebSocket的基础，这里不展开。

这个程序的实现很简单，就是将服务器获取到的数据直接返回给发送端。编译和使用该程序：

root@ubuntu:/home/jw/code/www/html# gcc websocket_server.c 
root@ubuntu:/home/jw/code/www/html# ./a.out 
Socket[3] has bond on port[888] for IP address[127.0.0.1]!
Waiting and accept new client connect...

再次查看网络状态：

root@ubuntu:/usr/local/lighttpd/sbin# netstat -ntlv
Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State      
tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN     
tcp        0      0 127.0.0.1:888           0.0.0.0:*               LISTEN     
tcp        0      0 127.0.0.1:631           0.0.0.0:*               LISTEN     
tcp        0      0 127.0.0.53:53           0.0.0.0:*               LISTEN     
tcp6       0      0 ::1:631                 :::*                    LISTEN

可以看到多监听了一个端口888，IP是localhost（127.0.0.1），由于ligtttpd的配置，前端连接过来的特定WebSocket（满足^/websocket.test的格式）就会被本程序处理。

WebSocket程序

本节介绍浏览器端代码的编写。

前面的两步都在Linux系统中（这里使用了虚拟机中的Ubuntu系统），而这里的操作可以在任意的系统中使用，只要存在浏览器，且跟Linux系统可以通过网络通信即可。不过编写的程序还是在Linux系统中，且在lighttpd指定的目录下，其示例代码（index.html）：

<h1>Websocket Test</h1>
<pre id="messages" style="height: 400px; overflow: scroll"></pre>
<input type="text" id="messageBox" placeholder="Type your message here"style="display: block; width: 100%; margin-bottom: 10px; padding: 10px;" />
<button id="send" title="Send Message!" style="width: 100%; height: 30px;">Send Message</button><script>(function () {const sendBtn = document.querySelector('#send');const messages = document.querySelector('#messages');const messageBox = document.querySelector('#messageBox');let ws;function showMessage(message) {messages.textContent += `\nReceived: ${message}`;messages.scrollTop = messages.scrollHeight;messageBox.value = '';}function init() {if (ws) {ws.onerror = ws.onopen = ws.onclose = null;ws.close();}ws = new WebSocket("ws://" + location.host + "/websocket.test");ws.onopen = () => {console.log('Connection opened!');}ws.onmessage = ({ data }) => showMessage(data);ws.onclose = function () {console.log('Connectino closed!');ws = null;}}sendBtn.onclick = function () {if (!ws) {showMessage("No WebSocket connection :(");return;}ws.send(messageBox.value);console.log("Sended: " + messageBox.value);}init();})();
</script>

注意这里的：

ws = new WebSocket("ws://" + location.host + "/websocket.test");

location.host对应的是Linux的IP，整个URL满足lighttpd中ws_tunnel的转发要求，所以会被第二步中的程序接收到。

通过浏览器访问location.host对应的地址，执行结果如下：

在这里插入图片描述

图中的虚拟机安装有Ubuntu20.04，开启两个进程，上面的是lighttpd作为Web服务器，下面是socket编写的服务器程序；虚拟机外面是浏览器，输入Ubuntu20.04系统的IP即可访问lighttpd，并显示指定目录下的index.html文件，在该界面下输入的内容会被lighttpd传递给服务器程序，而后者打印传递过来的内容然后返回，最后在浏览器显示出来。