基于Webserver的工业数据采集控制

http协议

  1. http简介

HTTP协议是Hyper Text Transfer Protocol（超文本传输协议）的缩写，是用于Web Browser（浏览器）到Web Server（服务器）进行数据交互的传输协议。

HTTP是应用层协议

HTTP是一个基于TCP通信协议传输来传递数据（HTML 文件, 图片文件, 查询结果等）

HTTP协议工作于B/S架构上，浏览器作为HTTP客户端通过URL主动向HTTP服务端即WEB服务器发送所有请求，Web服务器根据接收到的请求后，向客户端发送响应信息。

HTTP默认端口号为80，但是你也可以改为8080或者其他端口

  1. http特点

HTTP是无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。

（需要注意一点：HTTP协议本身是无连接的，即每个请求和响应都是独立的。但是http想要与长连接和短连接是基于TCP协议的连接管理方式，用于优化HTTP请求和响应的传输效率。长连接是指在一个TCP连接上可以发送多个HTTP请求和响应，而不需要每次请求都建立和关闭一个新的TCP连接。短连接是指每个HTTP请求和响应都使用一个新的TCP连接。）

HTTP是媒体独立：这意味着，只要客户端和服务器知道如何处理的数据内容，任何类型的数据都可以通过HTTP发送。客户端以及服务器指定使用适合的MIME-type内容类型。

HTTP是无状态：HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。

  1. 协议格式

1）请求格式

HTTP是什么？_哔哩哔哩_bilibili

发送一个HTTP请求到服务器的请求消息包括以下格式：请求行、请求头部、空行和请求数据四个部分组成，下图给出了请求报文的一般格式。

协议版本：http1.0  http1.1

url:地址 域名

http协议中共定义了八种数据的请求方法。分别是： OPTIONS、HEAD、GET、POST、PUT、DELETE、TRACE、CONNECT；我们在实际应用中常用的也就是 get 和 post，其他请求方式也都可以通过这两种方式间接的来实现。

GET方法和POST方法的区别？

Post（处理数据，处理完后返回给服务器，复杂一点的）

GET通常用来从服务器上获得数据，而非修改信息；POST用来向服务器传递数据。

1、请求数据时带参数时；GET请求的数据会附加在URL之后，以?分割URL和传输数据，多个参数用&连接。POST请求会把请求的数据放置在HTTP请求包的包体中。

因此，GET请求的数据会暴露在地址栏中，而POST请求则不会。

2、 传输数据的大小；在HTTP规范中，没有对URL的长度和传输的数据大小进行限制。但是在实际开发过程中，对于GET，特定的浏览器和服务器对URL的长度有限制。因此，在使用GET请求时，传输数据会受到URL长度的限制。对于POST，由于不是URL传值，理论上是不会受限制的，但是实际上各个服务器会规定对POST提交数据大小进行限制，Apache、IIS都有各自的配置。

3、GET请求返回的内容可以被浏览器缓存起来。而每次提交的POST，浏览器在你按 下F5的时候会跳出确认框，浏览器不会缓存POST请求返回的内容

4、GET对数据进行查询，POST主要对数据进行增删改！简单说，GET是只读，POST是写

5、对于参数的数据类型，get只接受ASCII字符，而post没有限制。

请求头

也被称作消息报头,请求头是由一些键值对组成，每行一对，关键字和值用英文冒号“:”分隔。允许客户端向服务器发送一些附加信息或者客户端自身的信息，典型的请求头如下:

Accept：作用：描述客户端希望接收的 响应body 数据类型；示例：Accept:text/html

Accept-Charset：作用：浏览器可以接受的字符编码集；示例：Accept-Charset:utf-8

Accept-Language：作用：浏览器可接受的语言；示例：Accept-Language:en

Connection：作用：表示是否需要持久连接，注意HTTP1.1默认进行持久连接；示例：Connection:close

Content-Length：作用：请求的内容长度：示例：Content-Length:348

Content-Type：作用：描述客户端发送的 body 数据类型

 空行：

最后一个请求头之后是一个空行，发送回车符和换行符，通知服务器以下不再有请求头。

请求体：

请求数据：请求数据不在GET方法中使用，而是在POST方法中使用。POST方法适用于需要客户填写表单的场合。与请求数据相关的最常使用的请求头是Content-Type和Content-Length。

2）响应格式

HTTP响应也由四个部分组成，分别是：状态行、消息报头、空行和响应正文。

状态行：由三部分组成，HTTP协议的版本号、状态码、以及对状态码的文本描述。例如：HTTP/1.1 （协议版本）200 （状态码）OK (CRLF) 。（200表示请求已经成功）

常见状态码：

  • 200 OK：请求成功，服务器成功处理了请求并返回所请求的资源。
  • 301 Moved Permanently：请求的资源已永久移动到新的URL，客户端应更新其链接。
  • 302 Found：请求的资源暂时移动到新的URL，客户端应继续使用原始URL。
  • 400 Bad Request：服务器无法理解请求的语法，通常是由于客户端发送的请求不正确导致的。
  • 401 Unauthorized：请求要求身份验证，客户端需要提供有效的身份凭证。
  • 403 Forbidden：服务器拒绝请求，客户端没有访问所请求资源的权限。
  • 404 Not Found：请求的资源不存在，服务器无法找到所请求的资源。
  • 500 Internal Server Error：服务器内部错误，无法完成请求的处理。
  • 503 Service Unavailable：服务器当前无法处理请求，通常是由于服务器过载或维护导致的。

一个小例子：虚拟机端打开该服务器，windows端连接服务器，ip:port

ip:虚拟机ip :英文模式冒号 port:虚拟机端服务器设置的端口

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024
void handle_request(int client_socket)
{char buffer[BUFFER_SIZE];char response[] = "HTTP/1.1 200 OK\nContent-Type: text/html\n\n<html><body><h1>Hello, World!</h1></body></html>";// 从客户端读取请求ssize_t bytes_read = read(client_socket, buffer, BUFFER_SIZE - 1);if (bytes_read == -1){perror("读取请求失败");return;}buffer[bytes_read] = '\0';// 打印请求内容printf("收到请求:\n%s\n", buffer);// 发送响应给客户端ssize_t bytes_written = write(client_socket, response, strlen(response));if (bytes_written == -1){perror("发送响应失败");}
}
int main()
{int server_socket, client_socket;struct sockaddr_in server_address, client_address;socklen_t client_address_len;// 创建套接字if ((server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1){perror("创建套接字失败");exit(1);}// 设置地址重用,服务器端意外退出,允许再次连接该地址端口int reuse = 1;if (setsockopt(server_socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)) == -1){perror("设置地址重用失败");exit(1);}// 绑定地址server_address.sin_family = AF_INET;server_address.sin_port = htons(PORT);server_address.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);if (bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_address, sizeof(server_address)) == -1){perror("绑定地址失败");exit(1);}// 启动监听if (listen(server_socket, 10) == -1){perror("启动监听失败");exit(1);}printf("服务器已启动，监听端口 %d\n", PORT);// 接受连接并处理请求while (1){client_address_len = sizeof(client_address);if ((client_socket = accept(server_socket, (struct sockaddr *)&client_address, &client_address_len)) == -1){perror("接受连接失败");continue;}printf("接受新连接\n");// 处理请求handle_request(client_socket);// 关闭客户端套接字close(client_socket);printf("连接已关闭\n");}// 关闭服务器套接字close(server_socket);return 0;
}

函数追踪：ctrl+鼠标点击

函数返回追踪：ctrl + alt + -

webserver

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024void handle_request(int client_socket) {char buffer[BUFFER_SIZE];char response[] = "HTTP/1.1 200 OK\nContent-Type: text/html\n\n<html><body><h1>Hello, World!</h1></body></html>";// 从客户端读取请求ssize_t bytes_read = read(client_socket, buffer, BUFFER_SIZE - 1);if (bytes_read == -1) {perror("读取请求失败");return;}buffer[bytes_read] = '\0';// 打印请求内容printf("收到请求:\n%s\n", buffer);// 发送响应给客户端ssize_t bytes_written = write(client_socket, response, strlen(response));if (bytes_written == -1) {perror("发送响应失败");}
}int main() {int server_socket, client_socket;struct sockaddr_in server_address, client_address;socklen_t client_address_len;// 创建套接字if ((server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {perror("创建套接字失败");exit(1);}// 设置地址重用int reuse = 1;if (setsockopt(server_socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)) == -1) {perror("设置地址重用失败");exit(1);}// 绑定地址server_address.sin_family = AF_INET;server_address.sin_port = htons(PORT);server_address.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);if (bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_address, sizeof(server_address)) == -1) {perror("绑定地址失败");exit(1);}// 启动监听if (listen(server_socket, 10) == -1) {perror("启动监听失败");exit(1);}printf("服务器已启动，监听端口 %d\n", PORT);// 接受连接并处理请求while (1) {client_address_len = sizeof(client_address);if ((client_socket = accept(server_socket, (struct sockaddr *)&client_address, &client_address_len)) == -1) {perror("接受连接失败");continue;}printf("接受新连接\n");// 处理请求handle_request(client_socket);// 关闭客户端套接字close(client_socket);printf("连接已关闭\n");}// 关闭服务器套接字close(server_socket);return 0;
}

1、服务器源码分析

  1. 初始化服务器
  2. 循环等待连接，创建线程，调用线程函数msg_request，并且在该函数中继续调用handler_msg;
  3. 首先获取请求，其次获取请求方法、url、参数，判断方法是什么并且对need_handler赋值，确定请求资源路径，如果请求的地址没有携带任何资源，默认返回index.html，如果请求的地址不存在，则返回404.html，如果需要处理（post请求和get请求带参数），调用handle_request,如果不需要，echo_www，直接返回资源
  4. handle_request,主要获取破石头请求的数据，调用parse_and_process函数来处理数据

2、postman

结合post.html网页部分的内容，做测试

注意发送正文内容需要加“”，因为网页发送的数据是字符串

通过postman模拟浏览器，实现Modbus Slave端数据采集和设备控制

注意:

1. 存在共享内存和消息队列数据收发问题时。

解决方案：

1） 在代码中加打印语句，确保两个进程用的是同一个id

2） 由于程序是强制结束，再下次运行代码时，将消息队列删除一下

查看和删除共享内存和消息队列：

ipcs  -m  ：查看共享内存

ipcrm  -m  shmid：删除共享内存

ipcs -q：查看消息队列

ipcrm  -q  semid：删除消息队列

2. key值的创建路径指定/目录下的某个新建文件

3. 多使用打印语句，排查错误位置

任务：

通过postman模拟浏览器，实现Modbus Slave端数据采集和设备控制

注意:

1. 存在共享内存和消息队列数据收发问题时。

解决方案：

1） 在代码中加打印语句，确保两个进程用的是同一个id

2） 由于程序是强制结束，再下次运行代码时，将消息队列删除一下

查看和删除共享内存和消息队列：

ipcs  -m  ：查看共享内存

ipcrm  -m  shmid：删除共享内存

ipcs -q：查看消息队列

ipcrm  -q  semid：删除消息队列

2. key值的创建路径指定/目录下的某个新建文件

3. 多使用打印语句，排查错误位置

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