2-4小时突击计算机网络(4)

本节内容：服务器概览、服务器的接收操作、web服务器程序解释请求消息并作出响应、浏览器接收响应消息并显示内容

服务器概览

客户端和服务器的区别

       服务器和客户端有什么区别呢？根据用途，服务器可以分为很多种类，其硬件和操作系统与客户端是有所不同的。但是，网络相关的部分，如网卡、协议栈、Socket 库等功能和客户端却并无二致。无论硬件和 OS 如何变化，TCP 和 IP 的功能都是一样的，或者说这些功能规格都是统一的。

服务器程序的结构

       每有一个客户端连接进来，就启动一个新的服务器程序，确保服务器程序和客户端是一对一的状态。

       具体来说，服务器程序的结构如图 6.1 所示。首先，我们将程序分成两个模块，即等待连接模块（图 6.1（a））和负责与客户端通信的模块（图6.1（b））。当服务器程序启动并读取配置文件完成初始化操作后，就会运行等待连接模块（a）。这个模块会创建套接字，然后进入等待连接的暂停状态。接下来，当客户端连发起连接时，这个模块会恢复运行并接受连接，然后启动客户端通信模块（b），并移交完成连接的套接字。接下来，客户端通信模块（b）就会使用已连接的套接字与客户端进行通信，通信结束后，这个模块就退出了。

图6.1 用不同的模块与每个客户端进行通信

       服务器操作系统具有多任务、多线程功能，可以同时运行多个程序，服务器程序的设计正是利用了这一功能。

服务器端的套接字和端口号

客户端的数据收发需要经过下面4个阶段。

（1）创建套接字（创建套接字阶段）

（2）用管道连接服务器端的套接字（连接阶段）

（3）收发数据（收发阶段）

（4）断开管道并删除套接字（断开阶段）

相对地，服务器是将阶段（2）改成了等待连接，具体如下。

（1）创建套接字（创建套接字阶段）

（2-1）将套接字设置为等待连接状态（等待连接阶段）

（2-2）接受连接（接受连接阶段）

（3）收发数据（收发阶段）

（4）断开管道并删除套接字（断开阶段）

       接下来调用 bind 将端口号写入套接字中（图6.2（2-1））。在客户端发起连接的操作中，需要指定服务器端的端口号，这个端口号也就是在这一步设置的。

       设置好端口号之后，协议栈会调用 listen 向套接字写入等待连接状态这一控制信息（图 6.2（2-1））。

       协议栈会调用 accept 来接受连接（图 6.2（2-2））。在执行accept 的时候，一般来说服务器端都是处于等待包到达的状态，这时应用程序会暂停运行。在这个状态下，一旦客户端的包到达，就会返回响应包并开始接受连接操作。

图6.2 服务器程序的通信操作

       既然通过客户端 IP 地址、客户端端口号、服务器IP 地址、服务器端口号这 4 种信息可以确定某个套接字，那么要指代某个套接字时用这 4 种信息就好了，为什么还要使用描述符呢？这个问题很好，不过我们无法用上面 4 种信息来代替描述符。原因是，在套接字刚刚创建好，还没有建立连接的状态下，这 4 种信息是不全的。此外，为了指代一个套接字，使用一种信息（描述符）比使用 4 种信息要简单。出于上面两个原因，应用程序和协议栈之间是使用描述符来指代套接字的。

分配接受到的包

服务器的接收操作

到达服务器的网络包其实本质是电信号或者光信号。接收操作的第一步是网卡接收到信号，然后将其还原成数字信息。局域网中传输的网络包信号是由 1 和 0 组成的数字信息与用来同步的时钟信号叠加而成的，因此只要从中分离出时钟信号，然后根据时钟信号进行同步，就可以读取并还原出 1 和 0