编程菜鸟到大佬之路：实战项目之 python web 服务器（一）

python3 实现简单的 web 服务器

第一部分内容

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项目知识点

• 本项目完成过程中，我们将学习：

  • HTTP 协议基本原理
  • 简单的 Web 服务器框架
  • Python 语言的网络开发
  • Web 服务请求，响应及错误处理的实现
  • CGI 协议的 Python 实现
  • 使用 Python 面向对象思想重构代码

• 开发环境

  • Xfce终端
  • python 3.5
  • httpie 0.9.2

http 原理

• 一般我们的 web 程序都运行在 TCP/IP 协议上，程序之间使用 socket(套接字) 进行通信，它能够让计算机之间的通信就像写文件和读文件一样简单。

• 一个 tcp socket 由一个 IP 地址和端口号组成。

  • IP地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个8位二进制数，写成10进制的形式就是我们常见的174.136.14.108。
  • 我们通过IP地址来标识所连接的主机。
  • 端口号是一个范围在0-65535之间的数字，一台主机上可能同时有多个 sockets，因此需要端口号进行标识。
  • 端口号0-1023是保留给操作系统使用的，我们可以使用剩下的端口号。

• 超文本传输协议（HTTP）描述了一种程序之间交换数据的方法，它非常简单易用。

  • 在一个 socket 连接上，客户端首先发送请求说明它需要什么，然后服务器发送响应，并在响应中包含客户端的数据。
  • 响应数据也许是从本地磁盘上复制来的，也许是程序动态生成的。
  • 传输过程如图：
    

• HTTP 请求就是一段文本，任何程序都能生成一个 http 请求，就像生成文本一样简单。这段文本需要包含以下这些部分：
  

  • HTTP method：HTTP 请求方法。最常用的就是 GET (抓取数据)与 POST (更新数据或者上传文件)；

  • URL：通常是客户端请求的文件的路径，比如 /research/experiments.html，但是是否响应文件都是由服务器决定的；

  • HTTP version：HTTP 版本。通常是 HTTP/1.0 或 HTTP/1.1；

  • header field：HTTP 头的键值对，做一些基本设置，就像下面这样：

    # 客户端接受的数据类型
    Accept: text/html
    # 客户端接受的语言
    Accept-Language: en, fr         
    If-Modified-Since: 16-May-2005
    

  • body：一些与请求有关的负载数据。比如在一个网站登陆的时候提交登陆表单，那负载数据就是你的账号与密码信息。

• HTTP响应的结构类似于请求：
  

  • status code：状态码。请求成功响应200，请求的文件找不到则响应404。
  • status phrase：对状态码的描述。