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基于epoll的WebSocket服务器实现

环境搭建

首先，需要安装OpenSSL库。以下是安装步骤：

tar xzvf OpenSSL-1.1.0l.tar.gz
cd OpenSSL-1.1.0l
./config --prefix=/usr/local/openssl
make
sudo make install

安装完成后，需将OpenSSL的头文件和库文件添加到系统的路径中。可以通过修改/etc/profile文件来实现：

sudo vim /etc/profile

在文件末尾加入以下内容并保存：

export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/openssl/lib:$LD_LIBRARY_PATH
 export PATH=/usr/local/openssl/bin:$PATH

重新登录终端后，gcc编译将自动识别OpenSSL的路径。

项目结构

项目文件结构如下：

.
├── websocket_server.c
├── Makefile
├── README.md
└── include
    ├── epoll.h
    ├── socket.h
    └── stdio.h

WebSocket协议简介

WebSocket是一种基于HTTP协议的双向通信协议，适用于实时数据传输。其特点包括：

• 握手阶段：通过HTTP协议建立连接。
• 数据传输：握手完成后可双向传输自定义数据。
• 数据帧： WebSocket协议使用数据帧（frames）进行数据传输，每个帧包含方向标识、长度信息和实际数据。

WebSocket服务器实现

服务器基于epoll反应模型，结合OpenSSL的加密库，实现WebSocket协议的服务器端。

代码解析

#include 
   
    
#include 
    
     
#include 
     
      
#include 
      
       
#include 
       
        
#include 
        
          #include 
         
           #include 
          
            #include 
           
             #include 
            
              #include 
             
               #include 
              
                #include 
               
                 #include 
                
                  #include 
                 
                   #include 
                  
                    #include 
                   
                     #define BUFFER_LENGTH 1024 #define EVENT_SIZE 1024 #define GUID "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11" enum WS_STATUS { WS_INIT = 0, WS_HANDSHAKE = 1, WS_DATATRANSFORM = 2, WS_DATAEND }; struct sockitem { int sockfd; int (*callback)(int events, void* arg); char recvbuffer[BUFFER_LENGTH]; char sendbuffer[BUFFER_LENGTH]; int rlength; // 收到的数据长度 int slength; // 要发送的数据长度 int status; }; struct reactor { int epollfd; struct epoll_event events[EVENT_SIZE]; }; struct _websocket_ophdr { unsigned char opcode:4; unsigned char rsv3:1; unsigned char rsv2:1; unsigned char rsv1:1; unsigned char fin:1; unsigned char payload_length:7; unsigned char mask:1; } __attribute__((packed)); struct _websocket_head_126 { unsigned short payload_length; char mask_key[4]; unsigned char data[8]; } __attribute__((packed)); struct _websocket_head_127 { unsigned long long payload_length; char mask_key[4]; unsigned char data[8]; } __attribute__((packed)); typedef struct _websocket_head_127 websocket_head_127; typedef struct _websocket_head_126 websocket_head_126; typedef struct _websocket_ophdr ophdr; struct reactor *g_eventloop = NULL;
                   
                  
                 
                
               
              
             
            
           
          
         
        
       
      
     
    
   

功能模块

安装与运行

编译命令如下：

gcc -I /usr/local/openssl/include -L /usr/local/openssl/lib websocket_server.c -o websocket_server -lcrypto

运行服务器：

./websocket_server 8080

测试客户端

客户端代码示例如下：

int main(int argc, char* argv) {
    // 客户端连接代码
    // ...
    ws_client Connect(const char* url) {
        // 实现WS连接逻辑
        // ...
    }
    // 进行WS握手
    int ret = Connect("ws://localhost:8080");
    if (ret != 0) {
        printf("连接失败\n");
        return;
    }
    // 发送数据
    char buffer[1024];
    int len = 0;
    while (true) {
        printf("请输入数据：");
        scanf("%s", buffer, sizeof(buffer));
        ret = Send(buffer, sizeof(buffer));
        if (ret < 0) {
            printf("发送失败\n");
            break;
        }
        printf("发送成功\n");
    }
}

服务器端运行

服务器启动后，等待客户端连接。客户端建立连接后，服务器触发接收回调函数，完成WS握手流程。