介绍
Webbench是一个在Linux下使用的非常简单的网站压测工具。它的源代码只有500多行，挺值得一看的开源项目。
实现原理
只是简单的fork()出多个子进程模拟客户端去访问设定的URL，测试网站在压力下工作的性能，然后把结果写到管道，让父进程读取并打印到屏幕。
工作流程图
源码分析
执行结果
一些打印信息根据下面的执行结果进行对比
[luxizheng@VM-12-17-centos WebBench-master]$ ./webbench -f -t 10 -c 10 -2 http://www.baidu.com/
Webbench - Simple Web Benchmark 1.5
Copyright (c) Radim Kolar 1997-2004, GPL Open Source Software.
Request:
GET / HTTP/1.1
User-Agent: WebBench 1.5
Host: www.baidu.com
Connection: close
Runing info: 10 clients, running 10 sec, early socket close.
Speed=43116 pages/min, 0 bytes/sec.
Requests: 7186 susceed, 0 failed.
socket.c文件
该文件中只有一个函数Socket(),它主要是用来连接指定url的服务器的，会返回一个文件描述符。
int Socket(const char *host, int clientPort)
{
//以host为服务器端ip，clientPort为服务器端口号建立socket连接
//连接类型为TCP，使用IPv4网域
//一旦出错，返回-1
//正常连接，则返回socket描述符
}
头文件
#include "socket.c"
#include <unistd.h>
#include <sys/param.h>
#include <rpc/types.h>
#include <getopt.h>
#include <strings.h>
#include <time.h>
#include <signal.h>
全局变量
一些全局变量和一些宏定义的介绍，具体用途在注释中给出
/* values */
volatile int timerexpired=0; // 判断压测时间是否到达
int speed=0; // 记录进程成功得到服务器响应的数量
int failed=0; ; // 记录失败的数量（speed表示成功数，failed表示失败数）
int bytes=0; // 记录进程成功读取的字节数
/* globals */
int http10=1; /* 0 - http/0.9, 1 - http/1.0, 2 - http/1.1 http版本*/
/* Allow: GET, HEAD, OPTIONS, TRACE 支持http的方法*/
#define METHOD_GET 0
#define METHOD_HEAD 1
#define METHOD_OPTIONS 2
#define METHOD_TRACE 3
#define PROGRAM_VERSION "1.5" // 版本号
int method=METHOD_GET; // 默认请求方式为GET
int clients=1; // 客户端数量，默认为1
int force=0; // 是否需要等待读取从server返回的数据，0表示要等待读取
int force_reload=0; // 是否使用缓存，1表示不缓存，0表示可以缓存页面
int proxyport=80; // 代理服务器端口号
char *proxyhost=NULL; // 代理服务器 ip
int benchtime=30; // 压测时间，默认30s
/* internal */
int mypipe[2]; // 管道通信，mypipe[0] 读端、 mypipe[1] 写端
char host[MAXHOSTNAMELEN]; // 服务器 ip
#define REQUEST_SIZE 2048 // http请求字符串长度
char request[REQUEST_SIZE]; // 所要发送的http请求
SIGALRM 信号处理函数 alarm_handler()
webbench有一个压测时间，一旦时间到就会停止压测，进而把压测结果写到管道。webbench是使用一个定时器，一旦定时时间一到，发出一个SIGALRM信号，主进程收到信号后，会将 全局变量timerexpired置1，将表示不在进行压测。在压测函数中，是用一个循环来不停发送请求的，所以该变量是为了判断何时退出循环。
// SIGALRM 信号处理函数
static void alarm_handler(int signal)
{
timerexpired=1;//定时器到，就把该标志置1
}
webbench命令参数的使用信息 usage()
一些命令的使用方法。
static void usage(void)
{
fprintf(stderr,
"webbench [option]... URL\n"
" -f|--force Don't wait for reply from server.\n"
" -r|--reload Send reload request - Pragma: no-cache.\n"
" -t|--time <sec> Run benchmark for <sec> seconds. Default 30.\n"
" -p|--proxy <server:port> Use proxy server for request.\n"
" -c|--clients <n> Run <n> HTTP clients at once. Default one.\n"
" -9|--http09 Use HTTP/0.9 style requests.\n"
" -1|--http10 Use HTTP/1.0 protocol.\n"
" -2|--http11 Use HTTP/1.1 protocol.\n"
" --get Use GET request method.\n"
" --head Use HEAD request method.\n"
" --options Use OPTIONS request method.\n"
" --trace Use TRACE request method.\n"
" -?|-h|--help This information.\n"
" -V|--version Display program version.\n"
);
}
构建请求消息 build_request()
该函数是根据命令中的 url 构建一个请求消息字符串，请求消息的格式如下：
GET /test.jpg HTTP/1.1
User-Agent: WebBench 1.5
Host:192.168.10.1
Pragma: no-cache
Connection: close
\r\n(这里有一个空行，用\r\n表示)
根据上面请求消息拼接字符串，函数使用了大量的字符串操作函数，例如strcpy，strstr，strncasecmp，strlen，strchr，index，strncpy，strcat。如有不懂的可点这里了解，传送门
// 构建请求
void build_request(const char *url)
{
char tmp[10];
int i;
// 使用字符串数组前置0
memset(host,0,MAXHOSTNAMELEN);
memset(request,0,REQUEST_SIZE);
// 根据请求方法设置使用哪个版本的http协议
if(force_reload && proxyhost!=NULL && http10<1)
http10=1;
if(method==METHOD_HEAD && http10<1)
http10=1; // http1.0才支持 head 方法
if(method==METHOD_OPTIONS && http10<2)
http10=2;
if(method==METHOD_TRACE && http10<2)
http10=2; // http1.1才支持 options、trace 方法
// 拼接请求方法
switch(method)
{
default:
case METHOD_GET: strcpy(request,"GET");break;
case METHOD_HEAD: strcpy(request,"HEAD");break;
case METHOD_OPTIONS: strcpy(request,"OPTIONS");break;
case METHOD_TRACE: strcpy(request,"TRACE");break;
}
strcat(request," ");
// url http://www.baidu.com/
// 找到第一次出现 :// 的下标，找不到返回 NULL
if(NULL==strstr(url,"://"))
{
fprintf(stderr, "\n%s: is not a valid URL.\n",url);
exit(2);
}
// url长度大于1500 报错：太长
if(strlen(url)>1500)
{
fprintf(stderr,"URL is too long.\n");
exit(2);
}
// strncasecmp()用来比较参数s1 和s2 字符串前n个字符，比较时会自动忽略大小写的差异。
// 检查 url 前面是不是 http:// ，不是的话报错
if (0!=strncasecmp("http://",url,7))
{
fprintf(stderr,"\nOnly HTTP protocol is directly supported, set --proxy for others.\n");
exit(2);
}
/* 把协议和主机地址分割 */
i=strstr(url,"://")-url+3;
if(strchr(url+i,'/')==NULL) {
fprintf(stderr,"\nInvalid URL syntax - hostname don't ends with '/'.\n");
exit(2);
}
// 如果代理服务器为空，自己构建
if(proxyhost==NULL)
{
/* get port from hostname */
if(index(url+i,':')!=NULL && index(url+i,':')<index(url+i,'/'))
{
strncpy(host,url+i,strchr(url+i,':')-url-i);
memset(tmp,0,10);
strncpy(tmp,index(url+i,':')+1,strchr(url+i,'/')-index(url+i,':')-1);
proxyport=atoi(tmp);
if(proxyport==0) proxyport=80;
}
else
{
strncpy(host,url+i,strcspn(url+i,"/"));
}
strcat(request+strlen(request),url+i+strcspn(url+i,"/"));
}
else
{
strcat(request,url);//把主机地址拼接进 request
}
// 拼接 http 协议版本
if(http10==1)
strcat(request," HTTP/1.0");
else if (http10==2)
strcat(request," HTTP/1.1");
// 拼接换行符
strcat(request,"\r\n");
// 拼接 User-Agent 字段
if(http10>0)
strcat(request,"User-Agent: WebBench "PROGRAM_VERSION"\r\n");
// 拼接 Host字段并换行
if(proxyhost==NULL && http10>0)
{
strcat(request,"Host: ");
strcat(request,host);
strcat(request,"\r\n");
}
// 1 表示不使用缓存
if(force_reload && proxyhost!=NULL)
{
strcat(request,"Pragma: no-cache\r\n");
}
// http1.1长连接是自动打开的，这里不使用长连接
if(http10>1)
strcat(request,"Connection: close\r\n");
/* 加空行表示首部与body隔开 */
if(http10>0) strcat(request,"\r\n");
// 打印请求消息
printf("\nRequest:\n%s\n",request);
}
main 函数
在main函数中，使用getopt_long函数来处理命令参数，并根据参数的值给一些相关变量复制，可去这里了解getopt_long函数传送门
在main函数中都做完了准备工作，才开始执行核心工作，即压测工作，在main函数的最后一行代码 bench()
int main(int argc, char *argv[])
{
int opt=0;
int options_index=0;
char *tmp=NULL;
// 如果不带参数，会将参数的详细信息打印出来
if(argc==1)
{
usage();
return 2;
}
// getopt_long 获取传入的参数，并配置所需全局变量的值
// optarg：表示当前选项对应的参数值。
while((opt=getopt_long(argc,argv,"912Vfrt:p:c:?h",long_options,&options_index))!=EOF )
{
switch(opt)
{
case 0 : break;
case 'f': force=1;break;
case 'r': force_reload=1;break;
case '9': http10=0;break;
case '1': http10=1;break;
case '2': http10=2;break;
// 上面全都直接跳出循环
case 'V': printf(PROGRAM_VERSION"\n");exit(0);//输出版本
case 't': benchtime=atoi(optarg);break;
case 'p':
/* proxy server parsing server:port */
tmp=strrchr(optarg,':');
proxyhost=optarg;
if(tmp==NULL)
{
break;
}
if(tmp==optarg)
{
fprintf(stderr,"Error in option --proxy %s: Missing hostname.\n",optarg);
return 2;
}
if(tmp==optarg+strlen(optarg)-1)
{
fprintf(stderr,"Error in option --proxy %s Port number is missing.\n",optarg);
return 2;
}
*tmp='\0';
proxyport=atoi(tmp+1);break;
case ':':
case 'h':
case '?': usage();return 2;break;
case 'c': clients=atoi(optarg);break;
}
}
// optind：表示的是下一个将被处理到的参数在argv中的下标值。
if(optind==argc) {
fprintf(stderr,"webbench: Missing URL!\n");
usage();
return 2;
}
// 设置默认的进程数和压测时间
if(clients==0) clients=1;
if(benchtime==0) benchtime=30;
/* 打印输出结果前两行 */
fprintf(stderr,"Webbench - Simple Web Benchmark "PROGRAM_VERSION"\n"
"Copyright (c) Radim Kolar 1997-2004, GPL Open Source Software.\n"
);
// 构建请求消息，路径是最后的一个参数
build_request(argv[optind]);
// 打印压测的相关信息，如进程数和压测时间
printf("Runing info: ");
if(clients==1)
printf("1 client");
else
printf("%d clients",clients);
printf(", running %d sec", benchtime);
if(force) printf(", early socket close");
if(proxyhost!=NULL) printf(", via proxy server %s:%d",proxyhost,proxyport);
if(force_reload) printf(", forcing reload");
printf(".\n");
return bench();
}
核心函数 bench()
在该函数中，它会首先进行一次连接，看是否能够连通，检测结束后，就会把连接给关闭。如果连接不同，就不会执行下面的工作。
当连接是连通的，就会创建多个子进程来作为客户端去访问指定的url。在创建子进程过程中，当其中一个子进程创建失败，也不会继续下面的工作，直接跳出函数。
fork()是用来创建子进程的，如果创建成功将会返回0或进程id号，小于0就是fork error。
返回值为0，表示是子进程，大于0表示父进程，在它们各自的作用域内执行自己的逻辑。
子进程逻辑：调用benchcore()来发起访问，并把结果写入管道。
父进程逻辑：从管道中读取子进程写入的数据，并打印到品目
static int bench(void)
{
int i,j,k;
pid_t pid=0; // 进程id
FILE *f; // 文件符
// 检测是否能够目标服务器建立连接。注意：只是检测，并不是开始压测工作
i=Socket(proxyhost==NULL?host:proxyhost,proxyport);
if(i<0) {
fprintf(stderr,"\nConnect to server failed. Aborting benchmark.\n");
return 1;
}
close(i);//检测完毕，关闭连接
// 建立管道
if(pipe(mypipe))
{
perror("pipe failed.");
return 3;
}
// 创建子进程
for(i=0;i<clients;i++)
{
pid=fork();
// fork error,剩下的子进程不创建了
if(pid <= (pid_t) 0)
{
sleep(1); /* make childs faster */
break;
}
}
// 循环创建子进程过程中，只要有一个创建失败，跳出该函数
if( pid < (pid_t) 0)
{
fprintf(stderr,"problems forking worker no. %d\n",i);
perror("fork failed.");
return 3;
}
// 这是子进程的执行逻辑
if(pid == (pid_t) 0)
{
// 执行压测程序
if(proxyhost==NULL)
benchcore(host,proxyport,request);
else
benchcore(proxyhost,proxyport,request);
// 把压测结果写到管道的写端
f=fdopen(mypipe[1],"w");
if(f==NULL)
{
perror("open pipe for writing failed.");
return 3;
}
// 写入结果
fprintf(f,"%d %d %d\n",speed,failed,bytes);
fclose(f);
return 0;
}
else
{
// 这是父进程的执行逻辑
// 打开管道的读端
f=fdopen(mypipe[0],"r");
if(f==NULL)
{
perror("open pipe for reading failed.");
return 3;
}
// 不使用缓冲。每个 I/O 操作都被即时写入。buffer 和 size 参数被忽略。
setvbuf(f,NULL,_IONBF,0);
// 给与结果相关的变量置0
speed=0;
failed=0;
bytes=0;
while(1)
{
// 从流 stream 读取格式化输入。
pid=fscanf(f,"%d %d %d",&i,&j,&k);
if(pid<2)
{
fprintf(stderr,"Some of our childrens died.\n");
break;
}
speed+=i;
failed+=j;
bytes+=k;
if(--clients==0) break;//把所有子进程的压测结果读取完毕后，跳出循环
}
fclose(f);
// 打印压测结果
printf("\nSpeed=%d pages/min, %d bytes/sec.\nRequests: %d susceed, %d failed.\n",
(int)((speed+failed)/(benchtime/60.0f)),
(int)(bytes/(float)benchtime),
speed,
failed);
}
return i;
}
核心函数 benchcore()
在该函数内先注册一个信号，一旦捕捉到信号就调用信号处理函数 alarm_handler()，在该函数内把标志位置1来结束下面的循环。
它把访问url的行为都放在while循环里，只要定时器没到，就一直访问url,即把 build_request() 中拼接的请求消息字符串发送到指定的url中。
void benchcore(const char *host,const int port,const char *req)
{
int rlen; // 数据长度
char buf[1500]; // 缓冲区，保存数据
int s,i;
struct sigaction sa; // 注册信号处理函数
/* setup alarm signal handler */
sa.sa_handler=alarm_handler; // 设置信号处理函数
sa.sa_flags=0;
// 注册信号处理函数
if(sigaction(SIGALRM,&sa,NULL))
exit(3);
// 超过 benchtime 秒后，产生一个 SIGALRM 信号
alarm(benchtime); // after benchtime,then exit
rlen=strlen(req);
nexttry:while(1)
{
// 定时器到，退出循环
if(timerexpired)
{
if(failed>0)
{
failed--;
}
return;
}
// 与目标服务器建立连接
s=Socket(host,port);
// 连接失败，则失败数量 failed++
if(s<0)
{
failed++;
continue;
}
// write 会返回的实际字节数，如果不能把请求消息完全发送，那也是失败了
if(rlen!=write(s,req,rlen))
{
failed++;
close(s);
continue;
}
if (http10 == 0)
{
// 关闭连接s的写端,即不在发送数据，但还能接收数据的意思，没有错误发送则返回 0
if (shutdown(s, 1)) {
failed++;
close(s);
continue;
}
}
// 如果需要等待结果返回
if(force==0)
{
/* read all available data from socket */
while(1)
{
// 定时器到，退出循环
if(timerexpired)
break;
// 从连接 s 中每次读取1500字节数据到 buf，返回实际读取的字节数
i=read(s,buf,1500);
// i < 0,表示有错误发生
if(i<0)
{
failed++;
close(s);
goto nexttry;
}
else {
if (i == 0)
break; // i为0，表示数据已经读取完毕
else
bytes += i; // 加上读取的字节数
}
}
}
// 关闭套接字失败
if(close(s)) {
failed++;
continue;
}
speed++;// 成功访问，成功数量 speed++
}
}