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     webbench是一个款Linux下的压力测试软件,基于c语言实现,代码简单只有500多行,分为socket.c和webbench.c,下面来分析一下源码,不过得介绍一下基本知识:




  • HTTP协议头(发送请求需要)

    • 典型的请求消息:

  GET http://download.microtool.de:80/somedata.exe
  Host: download.microtool.de
  Accept:*/*
  Pragma: no-cache
  Cache-Control: no-cache
  Referer: http://download.microtool.de/
  User-Agent:Mozilla/4.04[en](Win95;I;Nav)
  Range:bytes=554554-
     上例第一行表示HTTP客户端(可能是浏览器、下载程序)通过GET方法获得指定URL下的文件。棕色的部分表示请求头域的信息,绿色的部分表示通用头部分。



    • Host头域

     Host头域指定请求资源的Intenet主机和端口号,必须表示请求url的原始服务器或网关的位置。HTTP/1.1请求必须包含主机头域,否则系统会以400状态码返回。



    • Referer头域

     Referer 头域允许客户端指定请求uri的源资源地址,这可以允许服务器生成回退链表,可用来登陆、优化cache等。他也允许废除的或错误的连接由于维护的目的被 追踪。如果请求的uri没有自己的uri地址,Referer不能被发送。如果指定的是部分uri地址,则此地址应该是一个相对地址。



    • Range头域

     Range头域可以请求实体的一个或者多个子范围。例如,
  表示头500个字节:bytes=0-499
  表示第二个500字节:bytes=500-999
  表示最后500个字节:bytes=-500
  表示500字节以后的范围:bytes=500-
  第一个和最后一个字节:bytes=0-0,-1
  同时指定几个范围:bytes=500-600,601-999


  但是服务器可以忽略此请求头,如果无条件GET包含Range请求头,响应会以状态码206(PartialContent)返回而不是以200 (OK)。



    • User-Agent头域

     User-Agent头域的内容包含发出请求的用户信息。






  • getopt_long()函数(getopt被用来解析命令行选项参数)
        getopt_long支持长选项的命令行解析,使用man getopt_long,得到其声明如下:


        int getopt_long(int argc, char * const argv[],const char *optstring, const struct option                          *longopts,int *longindex);

    • 函数中的argc和argv通常直接从main()的两个参数传递而来。optsting是选项参数组成的字符串:





      • 单个字符,表示选项,


      • 单个字符后接一个冒号:表示该选项后必须跟一个参数。参数紧跟在选项后或者以空格隔开。该参数的指针赋给optarg。


      • 单个字符后跟两个冒号,表示该选项后可以有参数也可以没有参数。如果有参数,参数必须紧跟在选项后不能以空格隔开。该参数的指针赋给optarg。(这个特性是GNU的扩张)。





    • optstring是一个字符串,表示可以接受的参数。例如,"a:b:cd",表示可以接受的参数是a,b,c,d,其中,a和b参数后面跟有更多的参数值。(例如:-a host -b name)




    • 参数longopts,其实是一个结构的实例:
    • struct option {

               const char *name; //name表示的是长参数名
             int     has_arg; //has_arg有3个值,no_argument(或者是0),表示该参数后面不跟参数值required_argument(或者是1),表示该参数后面一定要跟个参数值optional_argument(或者是2),表示该参数后面可以跟,也可以不跟参数值
                         int *flag;//用来决定,getopt_long()的返回值到底是什么。如果flag是null(通常情况),则函数会返回与该项option匹配的val值;如果flag不是NULL,则将val值赋予flag所指向的内存,并且返回值设置为0。
               int val; //和flag联合决定返回值
                         }

    • 参数longindex,表示当前长参数在longopts中的索引值。
    • 给个例子:

struct option long_options[] = {
{"a123", required_argument, 0, 'a'},
{"c123", no_argument, 0, 'c'},
}

    • 现在,如果命令行的参数是-a 123,那么调用getopt_long()将返回字符'a',并且将字符串123由optarg返回(注意注意!字符串123由optarg带回!optarg不需要定义,在getopt.h中已经有定义),那么,如果命令行参数是-c,那么调用getopt_long()将返回字符'c',而此时,optarg是null。最后,当getopt_long()将命令行所有参数全部解析完成后,返回-1。






  • shutdown()函数
     #include<sys/socket.h>
     int shutdown(int sockfd,int how);
     该函数的行为依赖于how的值
     1.SHUT_RD:值为0,关闭连接的读这一半。
     2.SHUT_WR:值为1,关闭连接的写这一半。
     3.SHUT_RDWR:值为2,连接的读和写都关闭。
     4.终止网络连接的通用方法是调用close函数。但使用shutdown能更好的控制断连过程(使用第二个参数)。
  • 其他不常用函数
strncasecmp():略过字母大小写比较大小;
     stevbuf():
          int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int type, unsigned size);

         _IOFBF(满缓冲):当缓冲区为空时,从流读入数据。或者当缓冲区满时,向流写入数 据。
          _IOLBF(行缓冲):每次从流中读入一行数据或向流中写入一行数据。
          _IONBF(无缓冲):直接从流中读入数据或直接向流中写入数据,而没有缓冲区。
          size : 缓冲区内字节的数量。
          注意:This function should be called once the file associated with the stream has already been opened but before any input or output operation has taken place.
     
     接下来详细分析代码主要函数:
    一、build_request函数
          目的是对url进行处理,得到host,proxyport,request
          其中request就是之后利用socket与host通信所要发送的报文。
     二、bench函数
          该函数主要采用fork出子进程来测试网站,并且利用主进程来读取所有子进程写入的数据,
          每个子进程调用benchcore函数来测试存到全局变量speed faulted
     三、benchcore函数
          该函数主要采用socket连接、发送request、接收来测试网站,测试结果存在全局变量speed faulted,bytes
          定时时间结束则退出函数
     源代码如下主要部分有注释:
     
#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>


/* values */
volatile int timerexpired=0;
int speed=0;
int failed=0;
int bytes=0;
/* globals */
//http协议的版本号
int http10=1; /* 0 - http/0.9, 1 - http/1.0, 2 - http/1.1 */
/* Allow: GET, HEAD, OPTIONS, TRACE */
#define METHOD_GET 0
#define METHOD_HEAD 1
#define METHOD_OPTIONS 2
#define METHOD_TRACE 3
#define PROGRAM_VERSION "1.5"
int method=METHOD_GET;//全局变量,指定http方法
int clients=1;//并发数
int force=0;//是否等待服务器应答。默认为不等待
int force_reload=0;
int proxyport=80;//代理服务器端口号。默认为80
char *proxyhost=NULL;//代理服务器的地址
int benchtime=30;//运行多久。默认为30s。可以通过-t指定
/* internal */
int mypipe[2];
char host[MAXHOSTNAMELEN];
#define REQUEST_SIZE 2048
char request[REQUEST_SIZE];


//struct option结构体,配合getopt_long函数使用
static const struct option long_options[]=
{
{"force",no_argument,&force,1},
{"reload",no_argument,&force_reload,1},
{"time",required_argument,NULL,'t'},
{"help",no_argument,NULL,'?'},
{"http09",no_argument,NULL,'9'},
{"http10",no_argument,NULL,'1'},
{"http11",no_argument,NULL,'2'},
{"get",no_argument,&method,METHOD_GET},
{"head",no_argument,&method,METHOD_HEAD},
{"options",no_argument,&method,METHOD_OPTIONS},
{"trace",no_argument,&method,METHOD_TRACE},
{"version",no_argument,NULL,'V'},
{"proxy",required_argument,NULL,'p'},
{"clients",required_argument,NULL,'c'},
{NULL,0,NULL,0}
};


/* prototypes */
static void benchcore(const char* host,const int port, const char *request);
static int bench(void);
static void build_request(const char *url);


static void alarm_handler(int signal)
{
   timerexpired=1;
}


/**************
程序使用方法
***************/
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"
    );
};
int main(int argc, char *argv[])
{
int opt=0;
int options_index=0;
char *tmp=NULL;


if(argc==1)//使用参数不合适
{
      usage();
          return 2;
}
//检查输入参数,并设置对应选项
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;
   case 'V': printf(PROGRAM_VERSION"\n");exit(0);//输入版本号
   case 't': benchtime=atoi(optarg);break;  //optarg表示命令后的参数,例如-c 100,optarg为100。
                    //atoi表示把字符串转换成长整型。
   case 'p':
         /* proxy server parsing server:port */
         tmp=strrchr(optarg,':');
         proxyhost=optarg;//设定地址
         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;//重设端口号
   case ':':
   case 'h':
   case '?': usage();return 2;break;
   case 'c': clients=atoi(optarg);break;//并发数
  }
}
//optind为对应参数的下标位置
if(optind==argc) {
                      fprintf(stderr,"webbench: Missing URL!\n");
              usage();
              return 2;
                    }


if(clients==0) clients=1;
if(benchtime==0) benchtime=60;
/* Copyright */
fprintf(stderr,"Webbench - Simple Web Benchmark "PROGRAM_VERSION"\n"
     "Copyright (c) Radim Kolar 1997-2004, GPL Open Source Software.\n"
     );
//使用中,最后为URL,所以optind应该是URL的位置
build_request(argv[optind]);
/* print bench info */
printf("\nBenchmarking: ");
switch(method)
{
     case METHOD_GET:
     default:
         printf("GET");break;
     case METHOD_OPTIONS:
         printf("OPTIONS");break;
     case METHOD_HEAD:
         printf("HEAD");break;
     case METHOD_TRACE:
         printf("TRACE");break;
}
printf(" %s",argv[optind]);
switch(http10)
{
     case 0: printf(" (using HTTP/0.9)");break;
     case 2: printf(" (using HTTP/1.1)");break;
}
printf("\n");
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();
}
/****************
创建URL请求连接
@url:url地址
创建好的请求放在全局变量request中
****************/
void build_request(const char *url)
{
  char tmp[10];
  int i;


  //请求地址和请求连接清零
  bzero(host,MAXHOSTNAMELEN);
  bzero(request,REQUEST_SIZE);


  if(force_reload && proxyhost!=NULL && http10<1) http10=1;
  if(method==METHOD_HEAD && http10<1) http10=1;
  if(method==METHOD_OPTIONS && http10<2) http10=2;
  if(method==METHOD_TRACE && http10<2) http10=2;


  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," ");


  if(NULL==strstr(url,"://"))//找“://”在URL中的位置
  {
      fprintf(stderr, "\n%s: is not a valid URL.\n",url);
      exit(2);
  }
  if(strlen(url)>1500)//url是否太长
  {
         fprintf(stderr,"URL is too long.\n");
     exit(2);
  }
  if(proxyhost==NULL)//代理服务器是否为空
       if (0!=strncasecmp("http://",url,7)) //比较前7个字符串
       { fprintf(stderr,"\nOnly HTTP protocol is directly supported, set --proxy for others.\n");
             exit(2);
           }
  /* protocol/host delimiter */
  i=strstr(url,"://")-url+3;//i指向http://后第一个位置
  /* printf("%d\n",i); */


  if(strchr(url+i,'/')==NULL) {
                                fprintf(stderr,"\nInvalid URL syntax - hostname don't ends with '/'.\n");
                                exit(2);
                              }
  if(proxyhost==NULL)
  {
   /* get port from hostname */
   if(index(url+i,':')!=NULL &&
      index(url+i,':')<index(url+i,'/'))//判断url中是否指定了端口号
   {
       strncpy(host,url+i,strchr(url+i,':')-url-i);//取出主机地址
       bzero(tmp,10);
       strncpy(tmp,index(url+i,':')+1,strchr(url+i,'/')-index(url+i,':')-1);
       /* printf("tmp=%s\n",tmp); */
       proxyport=atoi(tmp);//端口号转换为int
       if(proxyport==0) proxyport=80;
   } else
   {
     strncpy(host,url+i,strcspn(url+i,"/"));
   }
   // printf("Host=%s\n",host);
   strcat(request+strlen(request),url+i+strcspn(url+i,"/"));
  } else
  {
   // printf("ProxyHost=%s\nProxyPort=%d\n",proxyhost,proxyport);
   strcat(request,url);
  }
  if(http10==1)//版本号
      strcat(request," HTTP/1.0");
  else if (http10==2)
      strcat(request," HTTP/1.1");
  strcat(request,"\r\n");
  if(http10>0)
      strcat(request,"User-Agent: WebBench "PROGRAM_VERSION"\r\n");
  if(proxyhost==NULL && http10>0)
  {
      strcat(request,"Host: ");
      strcat(request,host);
      strcat(request,"\r\n");
  }
  if(force_reload && proxyhost!=NULL)
  {
      strcat(request,"Pragma: no-cache\r\n");
  }
  if(http10>1)
      strcat(request,"Connection: close\r\n");
  /* add empty line at end */
  if(http10>0) strcat(request,"\r\n");
  // printf("Req=%s\n",request);
}


/* vraci system rc error kod */
/**********************
创建管道和子进程,对http请求进行测试
**********************/
static int bench(void)
{
  int i,j,k;
  pid_t pid=0;
  FILE *f;


  /* check avaibility of target server */
  i=Socket(proxyhost==NULL?host:proxyhost,proxyport);
  if(i<0) {
       fprintf(stderr,"\nConnect to server failed. Aborting benchmark.\n");
           return 1;
         }
  close(i);
  /* create pipe */
  if(pipe(mypipe))
  {
      perror("pipe failed.");
      return 3;
  }


  /* not needed, since we have alarm() in childrens */
  /* wait 4 next system clock tick */
  /*
  cas=time(NULL);
  while(time(NULL)==cas)
        sched_yield();
  */


  /* fork childs */
  for(i=0;i<clients;i++)
  {
       pid=fork();
       if(pid <= (pid_t) 0)
       {
           /* child process or error*/
               sleep(1); /* make childs faster */
           break;
       }
  }


  if( pid< (pid_t) 0)
  {
          fprintf(stderr,"problems forking worker no. %d\n",i);
      perror("fork failed.");
      return 3;
  }


  if(pid== (pid_t) 0)
  {
    /* I am a child */
    if(proxyhost==NULL)//是否使用proxyhost
      benchcore(host,proxyport,request);
         else
      benchcore(proxyhost,proxyport,request);


         /* write results to pipe */
     f=fdopen(mypipe[1],"w");
     if(f==NULL)
     {
         perror("open pipe for writing failed.");
         return 3;
     }
     /* fprintf(stderr,"Child - %d %d\n",speed,failed); */
     fprintf(f,"%d %d %d\n",speed,failed,bytes);//把每个子进程运行的结果放到管道。
     fclose(f);
     return 0;
  } else
  {
      f=fdopen(mypipe[0],"r");
      if(f==NULL)
      {
          perror("open pipe for reading failed.");
          return 3;
      }
      setvbuf(f,NULL,_IONBF,0);
      speed=0;
          failed=0;
          bytes=0;


      while(1)//父进程读取管道数据,并做加法
      {
          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;
          /* fprintf(stderr,"*Knock* %d %d read=%d\n",speed,failed,pid); */
          if(--clients==0) break;
      }
      fclose(f);


  //输出测试结果
  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;
}
/******************************
这里才是测试http的地方
@host:地址
@port:端口
@req:http格式方法
********************************/
void benchcore(const char *host,const int port,const char *req)
{
int rlen;
char buf[1500];
int s,i;
struct sigaction sa;


/* setup alarm signal handler */
sa.sa_handler=alarm_handler;//定时器方法
sa.sa_flags=0;
if(sigaction(SIGALRM,&sa,NULL))
    exit(3);
alarm(benchtime);


rlen=strlen(req);
nexttry:while(1)
{
    if(timerexpired)//定时器到时后,会设定timerexpired=1,函数就会返回
    {
       if(failed>0)
       {
          /* fprintf(stderr,"Correcting failed by signal\n"); */
          failed--;
       }
       return;
    }
    s=Socket(host,port);      //创建连接
    if(s<0) { failed++;continue;} //连接失败,failed加1
    if(rlen!=write(s,req,rlen)) {failed++;close(s);continue;}//发送失败
    if(http10==0)
        if(shutdown(s,1)) { failed++;close(s);continue;}
    if(force==0) //force等于0表示要读取http请求数据
    {
            /* read all available data from socket */
        while(1)
        {
              if(timerexpired) break;
          i=read(s,buf,1500);
              /* fprintf(stderr,"%d\n",i); */
          if(i<0)
              {
                 failed++;
                 close(s);
                 goto nexttry;
              }
           else
               if(i==0) break;
               else
                   bytes+=i;//读取字节数增加
        }
    }
    if(close(s)) {failed++;continue;}
    speed++;//http测试成功一次,speed加1
}
}

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