【翻译】一步步开发一个Web服务器.Part 1.

原文链接：Let’s Build A Web Server. Part 1.
译文链接：【翻译】一步步开发打造一个Web服务器.Part 1.
本文代码基于python2.x
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【翻译】一步步开发一个Web服务器.Part 2.
【翻译】一步步开发一个Web服务器.Part 3.

一个女人外出散步，路过一个工地，看到三个人在工作。她问第一个人，“你在做什么呀？” 第一个人不耐烦地冲她吼：“你没看到我在垒砖啊？！” 她不满足于这个回答，又问了第二个人他在做什么。第二个人回答道：“我在砌一堵墙。” 第二个人转向第一个人，说道：“嘿！你砌过头了，赶紧把最后一块儿转拿掉。” 女人还是对这个答案不满意，她问了第三个人同样的问题。第三个人仰望天空，说：“我在盖一座迄今为止世界上最大的教堂。” 他站在这儿仰望着天空，背后那两个人却还在为那块儿不合时宜地砖争论不休。他对第一个人说，“哥们，不用担心那块砖了，那是内墙，最后会涂满涂料，不会有人看见那块儿砖。开始垒另一层好了。”

这个故事地寓意是当你了解了整个系统并且明白不同部分（砖，墙，教堂）是如何组合在一起的时候，你才能更快地明确并解决问题（摆放不对的砖）。

该如何从头创建你的Web服务器呢？

我相信成为一个更好地开发人员，你必须更好地明白你日常使用的底层软件系统，这底层软件系统包括编程语言、编译器和解释器、数据库和操作系统、web服务器和web框架。并且，为了更好的，更深入的理解这些系统，你必须一砖一瓦地从头重建一遍。

正如孔子所说：不闻不若闻之，闻之不若见之，见之不若知之，知之不若行之。

在这点儿上，我希望你能坚信，从头重建不同软件系统以了解它们如何运行是一个极好的方法。

在这系列地三部分文章中，我将带领你怎样写出你自己地web服务器。来，开始吧！

第一件事，什么是web服务器呢？

简言之，它是个部署在物理服务器上地网络服务器（oops，object-oriented programming system，a server on server），并且等着客户端向它发送请求。当它接收到一个请求，它会产生一个响应并且发送回去。客户端和服务器之间的交流基于HTTP协议。这个客户端可以是你的浏览器或者其他任何使用HTTP协议的软件。

一个最简单的web服务器实现应该是怎样的？这是我的看法。这个例子基于python（这是一门非常简单易学的语言，人生苦短，快用python），即使你不知道python是什么鬼，也不耽误你理解下面的代码和概念。

import socket

HOST, PORT = '', 8888

listen_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
listen_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
listen_socket.bind((HOST, PORT))
listen_socket.listen(1)
print('Serving HTTP on port %s ...' % PORT)
while True:
    client_connection, client_address = listen_socket.accept()
    request = client_connection.recv(1024)
    print(request)

    http_response = b"""\
    HTTP/1.1 200 OK

    Hello, World!
    """
    client_connection.sendall(http_response)
    client_connection.close()

译者注：http_response必须为bytes类型，通过加b解决。

保存上面的代码，命名为webserver1.py或者从我的github上down下来，用下面的命令运行：

$ python webserver1.py
Serving HTTP on port 8888 …

运行之后，在你的浏览器中输入 http://localhost:8888/hello 敲回车，然后你会惊讶“还有这种操作？！”你的浏览器中会出现如下：

撸起袖子加油干！等你凯旋归来！

…接下来我们讨论一下它实际工作原理。

首先，我们从上面输入的地址入手。此地址叫做URL（统一资源定位器），来看看它的结构：

这就是你告诉你的浏览器要找到的web服务器，链接到那个服务器上的页面并且给你取回来。在你的浏览器发送一个HTTP请求之前，它会和服务器建立一个TCP连接。然后通过TCP链接给服务器发送一个HTTP请求，等着web服务器返回一个响应。当你的浏览器接收到这个请求后，会在浏览器中展示出来，在这个例子中浏览器显示的是“Hello World！”

在发送HTTP请求并得到回应之前，客户端和服务器是怎样建立一个TCP链接的，接下来细细探究。为了建立TCP链接，服务器和客户端都使用了所谓的sockets。接下来我们使用telnet命令行模拟浏览器而不是直接用浏览器。

在同一台电脑上，运行web服务器，同时在命令行启动telnet会话。指定一个连接的主机和端口，例如localhost 8888

$ telnet localhost 8888
Trying 127.0.0.1 …
Connected to localhost.

此时，你已经和本机上的web服务器及那里了一个TCP连接，可以准备发送接收消息了。在下图中，你可以看到服务器在接受一个新的TCP连接之前所进行的标准流程。

在上面打开的telnet会话中，输入

GET/hello HTTP/1.1

回车。

$ telnet localhost 8888
Trying 127.0.0.1 …
Connected to localhost.
GET /hello HTTP/1.1

HTTP/1.1 200 OK
Hello, World!

恭喜！你模拟了一个浏览器。与此同时，你发送了一个HTTP请求并得到了一个HTTP响应。HTTP请求的基本结构如下：

HTTP请求包含了HTTP方法（这里使用的是GET方法，因为我们要服务器返回给我们响应）、表示服务器上页面的路径例如 /hello、协议版本。

为简单起见，此时我们的Web服务器完全忽略了上述请求。你可以输入任何无意义的输入，你得到的还会是“Hello World！”的响应。

一旦我们输入了请求点击回车，客户端会发送这个请求给服务器，服务器会读取请求，打印出来并且返回响应的HTTP响应。

下图是服务器发送给客户端的HTTP响应：

我们来解析一下这个响应。响应包含了HTTP版本、HTTP状态，紧跟着一个必须的空行，然后是响应的主体。

这个响应状态 HTTP/1.1 200 OK 包含了HTTP版本、HTTP状态码、HTTP状态码对应的原因短语OK 。当浏览器接收到这个响应时，它展示了响应的主体部分，这就是为什么你能在浏览器看到“Hello World！”

那是一个最基本的web服务器模型。总结一下：web服务器创建了一个监听套接字，并且开启了一个循环，不断接受新的连接。客户端初始化一个TCP连接，成功建立连接之后，客户端发送给服务器HTTP请求，得到一个服务器的HTTP响应，解析这个响应展示给用户。为了建立这个TCP连接，客户端和服务器都使用了sockets。

现在我们已经建立了一个最基础的web服务器，你可以用你的浏览器或者其他HTTP客户端进行测试。正如上文所示，你可以用telnet通过输入请求来模拟一个HTTP客户端。

留一个课后作业题：不改变服务器代码的情况下，怎样在你刚完成的服务器上运行一个Django、Flask、Pyramid应用，适应不同的web框架？

我会在Part 2中讲解，敬请期待。

ZKeeer's Note

每一个人都不简单

【翻译】一步步开发一个Web服务器.Part 1.