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Python-Level2-day17:http請求與響應,web 服務項目實現,高並發技術探討

編輯：Python

4. web服務

4.1 HTTP協議

4.1.1 協議概述

用途：網頁獲取，數據的傳輸
特點
- 應用層協議，使用tcp進行數據傳輸
- 簡單，靈活，很多語言都有HTTP專門接口
- 有豐富的請求類型
- 可以傳輸的數據類型眾多

4.1.2 網頁訪問流程

客戶端（浏覽器）通過tcp傳輸，發送http請求給服務端
服務端接收到http請求後進行解析
服務端處理請求內容，組織響應內容
服務端將響應內容以http響應格式發送給浏覽器
浏覽器接收到響應內容，解析展示

4.1.2 HTTP請求

請求行：具體的請求類別和請求內容

 GET         /       HTTP/1.1
請求類別   請求內容     協議版本

請求類別：每個請求類別表示要做不同的事情

   GET : 獲取網絡資源
  POST ：提交一定的信息，得到反饋
  HEAD ： 只獲取網絡資源的響應頭
  PUT ： 更新服務器資源
  DELETE ： 刪除服務器資源

請求頭：對請求的進一步解釋和描述(例如什麼時間用什麼浏覽器發給服務器的)

 eg.Accept-Encoding: gzip   一行行鍵值對構成

空行
請求體: 請求參數或者提交內容

4.1.3 HTTP響應

響應行：反饋基本的響應情況

   HTTP/1.1     200       OK
  版本信息     響應碼     附加信息

響應碼：

   1xx 提示信息，表示請求被接收
  2xx 響應成功
  3xx 響應需要進一步操作，即二次處理重定向
  4xx 客戶端錯誤
  5xx 服務器錯誤

響應頭：對響應內容的描述 ----詳細解釋給你的響應是什麼格式，大小等信息

   eg.Content-Type: text/html ---以網頁格式解析

空行
響應體：響應的主體內容信息

"""
http 請求和響應
"""
from socket import *

# 創建tcp套接字
sock = socket()
sock.bind(("0.0.0.0", 8888))
sock.listen(5)

# 等待浏覽器連接
connfd, addr = sock.accept()
print("Connect from", addr)

# 接收HTTP請求
request = connfd.recv(1024)
print(request.decode())

# 組織響應格式
response = """HTTP/1.1 200 OK
Content-Type:text/html

Hello World
"""
connfd.send(response.encode()) # 發送響應

connfd.close()
sock.close()

"""
練習: 根據所學http協議完成
通過浏覽器訪問服務端,請求根 則會
顯示一張圖片在浏覽器上 ,圖片自選

Content-Type:image/jpeg
"""
from socket import *


def get_response(filename):
  response = "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
  response += "Content-Type:image/jpeg\r\n"
  response += "\r\n"
  with open(filename, 'rb') as file:
      response = response.encode() + file.read()
  return response # 字節串


def main():
  sock = socket()
  sock.bind(("0.0.0.0", 8000))
  sock.listen(5)

  while True:#浏覽器可以多個頁面循環訪問
      connfd, addr = sock.accept()
      print("Connect from", addr)
      # 接收請求
      request = connfd.recv(1024)
      print(request.decode())
      response = get_response("yaya.jpeg")#前端工程師提供圖像信息
      connfd.send(response) # 字節串


if __name__ == '__main__':
  main()

4.2 web 服務項目實現

主要功能：【1】接收客戶端（浏覽器）請求
【2】解析客戶端發送的請求
【3】根據請求組織數據內容
【4】將數據內容形成http響應格式返回給浏覽器
主要特點：
【1】采用IO並發，可以滿足多個客戶端同時發起請求情況
【2】通過類接口形式進行功能封裝
【3】做基本的請求解析，根據具體請求返回具體內容，同時可以滿足客戶端的網頁效果加載

"""
web sever 服務
"""
from socket import *
from select import select
import os


# 具體處理http請求
class Handle:
  def __init__(self, html):
      self.html = html

  def _response(self, status, filename):
      response = "HTTP/1.1 %s\r\n" % status
      response += "Content-Type:text/html\r\n"
      response += "\r\n"
      with open(filename, 'rb') as file:
          response = response.encode() + file.read()
      return response

  def _send_response(self, connfd, info):
      # 請求的是 首頁 還是 其他網頁
      if info == '/':
          filename = self.html + "/index.html"
      else:
          filename = self.html + info

      # 判斷是否存在 True / False
      if os.path.exists(filename):
          data = self._response("200 OK", filename)
      else:
          data = self._response("404 Not Found", self.html + "/404.html")
      connfd.send(data) # 發送響應

  def handle(self, connfd):
      # 接收HTTP請求
      request = connfd.recv(1024).decode()
      if not request:
          return
      # 獲取請求內容
      info = request.split(" ")[1]
      print('請求內容:', info)
      # 組織響應並發送
      self._send_response(connfd, info)


class WebServer:
  # 實例化對象過程中做好准備工作
  def __init__(self, host='', port=0, html=None):
      self.host = host
      self.port = port
      self.address = (host, port)
      self.html = html # 用戶提供的網頁
      self.rlist = []
      self.handle = Handle(html)
      self.sock = self._create_socket()

  # 創建套接字
  def _create_socket(self):
      sock = socket()
      sock.bind(self.address)
      sock.setblocking(False) # 非阻塞
      return sock

  # 連接浏覽器
  def _connect(self):
      connfd, addr = self.sock.accept()
      connfd.setblocking(False)
      self.rlist.append(connfd) # 增加關注

  # start啟動函數過程中 搭建服務 IO並發模型
  def start(self):
      self.sock.listen(5)
      print("Listen the port %d" % self.port)
      self.rlist.append(self.sock) # 初始關注監聽套接字
      # 循環接收監控ＩＯ發生
      while True:
          rs, ws, xs = select(self.rlist, [], [])
          for r in rs:
              if r is self.sock:
                  self._connect() # 處理連接
              else:
                  try:
                      self.handle.handle(r) # 處理http請求
                  except:
                      pass
                  self.rlist.remove(r) # 短連接場景,處理完即關閉
                  r.close()


if __name__ == '__main__':
  # 先想一下怎麼用
  # 什麼需要用戶決定： 服務器地址 內容
  httpd = WebServer(host="0.0.0.0", port=8888,
                    html="./static")
  httpd.start() # 啟動服務

5. 高並發技術探討

5.1 高並發問題

衡量高並發的關鍵指標
- 響應時間(Response Time) ：接收請求後處理的時間
- 同時在線用戶數量：同時連接服務器的用戶的數量
- 每秒查詢率QPS(Query Per Second)：每秒接收請求的次數
- 每秒事務處理量TPS(Transaction Per Second)：每秒處理請求的次數（包含接收，處理，響應）
- 吞吐量(Throughput)：響應時間+QPS+同時在線用戶數量
多大的並發量算是高並發
- 沒有最高，只要更高
  比如在一個小公司可能QPS2000+就不錯了，在一個需要頻繁訪問的門戶網站可能要達到QPS5W+
- C10K問題
  早先服務器都是單純基於進程/線程模型的，新到來一個TCP連接，就需要分配1個進程（或者線程）。而進程占用操作系統資源多，一台機器無法創建很多進程。如果是C10K就要創建1萬個進程，那麼單機而言操作系統是無法承受的，這就是著名的C10k問題。創建的進程線程多了，數據拷貝頻繁，進程/線程切換消耗大，導致操作系統崩潰，這就是C10K問題的本質！