NODEJS--HTTP实现分析

一、前言

目前,HTTP协议是互联网上应用最为广泛的一种网络协议,也是前端er接触最多的一种协议。通过阅读http模块在nodejs中的实现,能够更深入的了解HTTP协议。HTTP协议是基于TCP协议之上的应用层协议,它的实现离不开TCP/IP协议族。而具体到代码实现,http模块依赖于net模块。

如下图所示:在nodejs中,http通过net模块传输数据,得到数据之后依靠HTTP_PARSER对数据进行解析。


二、源码

启动一个HTTP服务

nodejs中启动一个HTTP服务很简单,就是实例化一个Server对象,并且监听某个端口:

const Server = require('./libs/http').Server

const server = new Server( function(req, res) {  
    res.writeHead(200)
    res.end('hello world')
})
server.listen(9999)  

SERVER类

Server类继承于net.Server,并监听’connection‘事件。

在Server类中,主要做了两件事: 1. 初始化NET模块并建立TCP网络监听 2. 监听自身的request事件

当客户端请求到来的时候,Server实例会首先监听到 'connection' 事件,建立起TCP连接并在connectionListener中暴露出socket对象。接下来,HTTP模块就通过socket对象与客户端进行数据交互。

当一个请求到来后,Server会触发自身的 request 事件,调用 requestListener 方法,即创建Server实例时传入的回调函数。

new Server( function(req, res) {  
    res.writeHead(200)
    res.end('hello world')
})

注: socket对象类似于TCP协议的一个实现,可以通过它与客户端进行数据交互 注: 在 connectionListener 函数中,还初始化了parser实例,并给它绑定了一个 onIncoming 函数 HTTP Parser
整个解析流程在 connectionListener 中进行,socket 通过 'data' 事件获取TCP推入的数据

当socket获取到数据之后,会先对数据进行解析,即:parser.excute(),解析工具是parser。值得说明的是,作者为了实现对 parser 的重用, parser是从一个'FreeList池'中获取的。

...
const parser = parsers.alloc()  
...
connectionListener(socket) {  
    socket.on('data', socketOnData)

    // TCP推入数据,parser进行解析
    function socketOnData(d) {
        ...
        const ret = parser.execute(d)
        ...
    }
}

Parser(common.js) 继承自 HTTPParser(node_http_parser.cc),并绑定了4个解析周期回调函数:parserOnHeaders、parserOnHeadersComplete、parserOnBody、parserOnMessageComplete

在执行 parser.execute 过程中,HTTPParser 会在解析周期内回调这些函数。

解析的具体流程

1、TCP数据到达时, 先执行execute()



2、顺藤摸瓜,我们发现parser.excute 就是 Excute(node_http_parser.cc)。而Excute也只是一个外包而已,具体工作是http_parser_excute(http_parser.c)搞定的。

node_http_parser.cc 只是对 http_parser.c 的一层包装,http_parser.c依靠对外暴露的7个回调周期函数与 node_http_parser.cc 进行数据交互。
想了解更多,请查看http_parser.c文档



3、http_parser.c只有两类回调:HTTP_CBHTTP_DATA_CB。通过重载的方式,在这两类函数中注册了8个周期函数,如下图:



4、虽然http_parser注册有8个回调函数,但 node_http_parser.cc 对外只暴露出四个周期函数:

  • parserOnHeaders

  • parserOnHeadersComplete

  • parserOnBody

  • parserOnMessageComplete


5、当 http_parser.c 解析到 on_headers_complete 时,执行HTTP_CB(on_headers_complete)回调函数,如图:

函数内会执行 kOnHeadersComplete 回调函数,即:parserOnHeadersComplete 函数(common.js)



6、此时请求头解析基本完成,接下来创建一个IncomingMessage的实例,然后把请求头数据包装到该实例上。
执行 onIncoming 回调函数,并把得到的IncomingMessage实例作为参数传递进去。

function parserOnHeadersComplete (versionMajor, versionMinor, headers, method, url, statusCode, statusMessage, upgrade, shouldKeepAlive) {  
    ...

    parser.incoming = new IncomingMessage(parser.socket)

    parser.incoming.httpVersionMajor = versionMajor
    parser.incoming.httpVersionMinor = versionMinor
    parser.incoming.httpVersion = versionMajor + '.' + versionMinor
    parser.incoming.url = url

    ...
    skipBody = parser.onIncoming(parser.incoming, shouldKeepAlive)

}



7、 在 parserOnIncoming 中,创建一个ServerResponse实例。

具备了req、res两个实例,接下来触发Server监听的 request 事件。

在 Server 实例化时的,requestListener是作为函数参数对 request 事件进行监听的。


8、回到Server创建时:

const server = new Server( function(req, res) {  
    var data = ''
    req.on('data', function(chunk){
        console.log('chunk: ' + chunk)
        data += chunk;
    })
    res.writeHead(200)
    res.end('hello world')
})

综上所述,http_parser 解析完 header 之后,就会触发 request 事件。

那body数据放到哪里呢,其实body数据会一直放到流里面,直到用户使用data事件接收数据。也就是说,触发request的时候,body并不会被解析。

三、流程梳理

完整的http请求是这样的: - 客户端发起HTTP请求,首先触发Server端的connection事件,建立TCP链接。

  • Server接收到connection事件后,建立TCP连接,并暴露出套接字,通过套接字监听'data'事件;初始化http-parser,为后续解析数据备用。

  • HTTP请求数据到达Server端,parser执行execute方法进行解析,请求头解析成功后,通过回调触发request事件。

  • 至此,我们在Server回调函数中,就接收到了此次http请求的request

四、结语

由于nodejs不少底层库都是C++/C编写的,在阅读、调试的过程中非常不便。我自己在读源码的时候,也只是着重看的JS部分源码。比如,TCP的三次握手、四次挥手,就没深究它的实现细节啦。 以上分析没有涉及到http-body的解析,对于有body的网络请求,实际情况要更加复杂一些,还有一些细节没有完全搞清。等下次总结、分享,我会尽量把漏掉细节都补上。

阅读的过程中如果有什么问题,欢迎指正。

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