• 开源项目Web Bench 详解,内附视频


    一、项目结构

    Web Bench 项目主要包括三个文件:webbench.c、socket.c、Makefile。

    • webbench.c : 测压主文件
    • socket.c : 将 socket 的连接封装成了函数
    • Makefile : 程序的编译文件

    二、Web Bench 流程图

    项目流程图

    三、构建环境

    Linux version 5.15.0-46-generic (buildd@lcy02-amd64-007) (gcc (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.1) 9.4.0, GNU ld (GNU Binutils for Ubuntu) 2.34) #49~20.04.1-Ubuntu SMP Thu Aug 4 19:15:44 UTC 2022
    
    • 1

    四、构建方法

    make
    ./webbench 参数信息
    
    • 1
    • 2

    五、源码分析

    5.1 源码

    /*
     * (C) Radim Kolar 1997-2004
     * This is free software, see GNU Public License version 2 for
     * details.
     *
     * Simple forking WWW Server benchmark:
     *
     * Usage:
     *   webbench --help
     *
     * Return codes:
     *    0 - sucess
     *    1 - benchmark failed (server is not on-line)
     *    2 - bad param
     *    3 - internal error, fork failed
     * 
     */ 
    #include "socket.c"
    #include 
    #include 
    #include 
    #include 
    #include 
    #include 
    #include 
    
    /* values */
    volatile int timerexpired = 0; // 标记测试时间是否用完
    int speed = 0;
    int failed = 0; // 记录失败次数
    int bytes = 0;  // 记录读取的字节数
    /* globals */
    /* 0 - http/0.9
       1 - http/1.0
       2 - http/1.1
    */
    int http10 = 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;
    int clients = 1; // 进程个数,默认 1 个
    int force = 0;   // 是否接受服务区的返回信息
    int force_reload = 0;
    int proxyport = 80;
    char *proxyhost = NULL;
    int benchtime = 30;
    /* internal */
    int mypipe[2];
    char host[MAXHOSTNAMELEN];
    #define REQUEST_SIZE 2048
    char request[REQUEST_SIZE];
    
    // 预先定义的长参数
    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}
    };
    
    // 函数声明
    static void benchcore(const char* host,const int port, const char *request);
    static int bench(void);
    static void build_request(const char *url);
    
    // 当 SIGALRM 信号触发时,调用此函数
    static void alarm_handler(int signal)
    {
       timerexpired = 1;
    }	
    
    // 参数说明
    static void usage(void)
    {
       fprintf(stderr,
    	"webbench [option]... URL\n"
    	"  -f|--force               Don't wait for reply from server.\n"   // 不等待服务器返回
    	"  -r|--reload              Send reload request - Pragma: no-cache.\n"
    	"  -t|--time           Run benchmark for  seconds. Default 30.\n" // 运行测试多长时间
    	"  -p|--proxy  Use proxy server for request.\n"  // 使用代理服务器
    	"  -c|--clients          Run  HTTP clients at once. Default one.\n" // 一次运行多少个客户端共同测试
    	"  -9|--http09              Use HTTP/0.9 style requests.\n"  // 使用什么协议,支持长短参数
    	"  -1|--http10              Use HTTP/1.0 protocol.\n"
    	"  -2|--http11              Use HTTP/1.1 protocol.\n"
    	"  --get                    Use GET request method.\n"  // 使用 GET 请求方法
    	"  --head                   Use HEAD request method.\n" // 使用 HEAD 请求方法
    	"  --options                Use OPTIONS request method.\n" // 使用 OPTIONS 请求方法
    	"  --trace                  Use TRACE request method.\n"  // 使用 TRACE 请求方法
    	"  -?|-h|--help             This information.\n"        // 显示帮助信息
    	"  -V|--version             Display program version.\n" // 显示版本信息
    	);
    };
    
    //主函数
    int main(int argc, char *argv[])
    {
       // 1. 参数解析
       int opt = 0;  // 接收 getopt_long 返回结果
       int options_index = 0;
       char *tmp = NULL;
    
       // 如果一个参数,参数错误,输出参数规则
       if(argc==1) {
    	   usage(); // 参数说明
          return 2;
       } 
    
       // 使用 getopt_long 函数解析参数,支持长短参数
       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);
             case 't': benchtime=atoi(optarg);break; // 转化为测压时间	     
             case 'p': // 设置了代理
    	         /* 解析代理服务器 server:port */
    	         tmp = strrchr(optarg,':'); // tmp 为 port
                proxyhost = optarg;
                if(tmp == NULL) {
                   break;
                }
                if(tmp==optarg) { // 缺少 hostname
                   fprintf(stderr,"Error in option --proxy %s: Missing hostname.\n",optarg);
                   return 2;
                }
                if(tmp==optarg+strlen(optarg)-1) { //缺少 port
                   fprintf(stderr,"Error in option --proxy %s Port number is missing.\n",optarg);
                   return 2;
                }
                *tmp='\0';
                proxyport=atoi(tmp+1);break; //将 port 转化为数字,此时,proxyhost 和 proxyport 都解析出来了
             case ':':
             case 'h':
             case '?': usage();return 2;break; // :/h/? 都输出参数说明
             case 'c': clients=atoi(optarg);break; // 转化为客户端个数
          }
       }
     
       if(optind == argc) { // 没有 URL
          fprintf(stderr,"webbench: Missing URL!\n");
    		usage();
    		return 2;
       }
    
       if(clients == 0) clients = 1; // 默认 clients 为 1
       if(benchtime == 0) benchtime = 60; // 设置 benchtime 为 60s
       /* Copyright */
       fprintf(stderr,"Webbench - Simple Web Benchmark "PROGRAM_VERSION"\n"
    	   "Copyright (c) Radim Kolar 1997-2004, GPL Open Source Software.\n");
    
       // 2. 构建请求
       build_request(argv[optind]);
    
       // 3. 输出测压信息
       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]); // 输出 URL
       switch(http10) // 输出使用的 HTTP 协议版本
       {
    	   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");
    
       //4. 开始测压
       return bench();
    }
    
    // 构建请求
    void build_request(const char *url)
    {
       char tmp[10];
       int i;
    
       // 初始化
       bzero(host,MAXHOSTNAMELEN);
       bzero(request,REQUEST_SIZE);
    
       // 1. 检查通信协议,添加请求方法到 request
       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;
       }
      
       // 2. 添加空格
       strcat(request," ");
    
       // 3. 检查 URL
       if(NULL==strstr(url,"://")) {
    	   fprintf(stderr, "\n%s: is not a valid URL.\n",url);
    	   exit(2);
       }
       // 检查 url 长度
       if(strlen(url) > 1500) {
          fprintf(stderr,"URL is too long.\n");
    	   exit(2);
       }
       
       // 如果代理为空,且 url 不是以 http:// 开头,则输出错误
       if(proxyhost == NULL)
    	   if (0 != strncasecmp("http://", url, 7)) {
             fprintf(stderr,"\nOnly HTTP protocol is directly supported, set --proxy for others.\n");
             exit(2);
          }
    
       /* protocol/host delimiter */
       i = strstr(url, "://") - url + 3;
    
       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,'/')) {
    	      strncpy(host,url+i,strchr(url+i,':')-url-i);
    	      bzero(tmp,10);
    	      strncpy(tmp,index(url+i,':')+1,strchr(url+i,'/')-index(url+i,':')-1);
    	      /* printf("tmp=%s\n",tmp); */
    	      proxyport=atoi(tmp);
    	      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);
       }
      
       // 处理通信协议
       if(http10 == 1)
    	   strcat(request," HTTP/1.0"); // 将 " HTTP/1.0" 追加到 request 后
       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"); 
      
       // 打印 request
       printf("Req=%s\n",request);
    }
    
    /* vraci system rc error kod */
    static int bench(void)
    {
      printf("function bench\n");
      int i, j, k;	
      pid_t pid = 0;
      FILE *f;
    
       // 检查目标服务器是否可用
       printf("host = %s\n", host);// www.baidu.com
       i = Socket(proxyhost == NULL ? host:proxyhost,proxyport);
       if(i < 0) { 
          fprintf(stderr,"\nConnect to server failed. Aborting benchmark.\n");
          return 1;
       }
       close(i);
    
       // 创建管道,用于父子进程之间通信
       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();
      */
    
       // 使用 fork 产生 clients 个子进程
       for(i = 0; i < clients; i++) {
    	   pid = fork();
    	   if(pid <= (pid_t) 0) {
    		   /* child process or error*/
    	      sleep(1); /* make childs faster */
    		   break;
    	   }
       }
    
       // fork 出错
       if( pid < (pid_t) 0) {
          fprintf(stderr,"problems forking worker no. %d\n",i);
    	   perror("fork failed.");
    	   return 3;
       }
    
       // 所有产生的子进程负责测压
       if(pid == (pid_t) 0) {
          // 子进程执行测压任务
          if(proxyhost == NULL) // 分为有代理和无代理
             benchcore(host,proxyport,request);
          else
             benchcore(proxyhost,proxyport,request);
    
          // 以写的方式打开管道
    	   f = fdopen(mypipe[1],"w");
    	   if(f == NULL) {
    		   perror("open pipe for writing failed.");
    		   return 3;
    	   }
    
          // 将自身数据写入到管道中,供父进程读取
    	   fprintf(f,"%d %d %d\n",speed,failed,bytes);
    	   fclose(f); // 关闭管道
    	   return 0;
       } else {   // 父进程负责收集子进程的数据
          // 以读的方式打开管道,与子进程通信
    	   f = fdopen(mypipe[0],"r");
          if(f == NULL) {
    		   perror("open pipe for reading failed.");
    		   return 3;
    	   }
    
          // 初始化
    	   setvbuf(f,NULL,_IONBF,0);
    	   speed = 0;
          failed = 0;
          bytes = 0;
    
          //不断读取子进程中的数据
    	   while(1) {
    		   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;
    		  // 读取完所有子进程则跳出循环
    		  if(--clients == 0) break;
          }
    	   fclose(f);
    
          //最终的输出信息
          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;
    }
    
    /**
     * @brief 与服务器进行连接
     * 
     * @param host 
     * @param port 
     * @param req 
     */
    void benchcore(const char *host,const int port,const char *req)
    {
       int rlen;
       char buf[1500];  // 用于读取返回值
       int s, i;
       struct sigaction sa;
    
       sa.sa_handler = alarm_handler;
       sa.sa_flags = 0;
       // 当 SIGALRM 信号触发时,调用 alarm_handler 函数
       // 在 alarm_handler 函数中设置 timerexpired = 1,表示超时
       if(sigaction(SIGALRM, &sa, NULL))
          exit(3);
       
       // alarm 函数是一个定时器,当 benchtime 时间后触发 SIGALRM 信号
       alarm(benchtime);
    
       // 计算 req 长度
       rlen = strlen(req);
    
       // 使用了 goto 语句,执行 goto nexttry 语句时,回到此处
       nexttry:while(1) {
          if(timerexpired) {      // 检测是否超时
             if(failed > 0) {
                /* fprintf(stderr,"Correcting failed by signal\n"); */
                failed--;
             }
             return;
          }
    
          // 创建一个 socket,Socket 为 socket.c 文件中封装的函数
          s = Socket(host, port);                          
          if(s < 0) { 
             failed++;
             continue;
          }
    
          // 发送数据
          if(rlen != write(s,req,rlen)) {
             failed++;
             close(s);
             continue;
          }
    
          if(http10 == 0) {
             if(shutdown(s,1)) { // 关闭 socket 写
                failed++;
                close(s); // 关闭失败后,使用 close 关闭
                continue;
             }
          } 
    	   
          // force 等于 0 需要等待服务器返回结果
          if(force == 0) {
             //读取所有数据
    	      while(1) {
                if(timerexpired) break; // 超时直接跳出,不再接收
    	         i = read(s, buf, 1500);
    	         if(i < 0) { 
                   failed++;
                   close(s);
                   goto nexttry;
                } else {
                   if(i == 0) break;
    		         else
    			         bytes += i; //累计读取的字节数
                }
    		         
    	      }
          }
    
          if(close(s)) {
             failed++;
             continue;
          }
          speed++;
       }
    }
    
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    Github webbench 项目

    5.2 参数解析

    1. 通过 main 函数接收参数 argc 和 argv;
    2. C语言库函数 getopt_long 解析参数,其中 getopt_long 如下所是:

    头文件:

    #include 
    
    • 1

    函数原型:

    int getopt_long(int argc, char * const argv[], const char *optstring,
                    const struct option *longopts, int *longindex);
    
    • 1
    • 2

    各个参数含义如下:

    • argc :参数个数
    • argv : 参数数组
    • optstring : 短选项字符串
    • longopts : 长选项字符串
    • longindex : longopts 的下标值,如果非空,表示当前参数符合 longopts 中的参数的下标
    • 更详细内容可以参考:https://blog.csdn.net/qq_33850438/article/details/80172275

    5.3 构建请求

    1. 判断请求方法,将请求方法存储到 request 字符串数组中;
      该请求是一个 http 的报文,例如:
    GET / HTTP/1.0
    User-Agent: WebBench 1.5
    Host: www.baidu.com
    
    • 1
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    5.4 打印测压配置信息

    输出 方法、URL、HTTP协议版本、客户端数量、将要运行多长时间等

    5.5 测压和输出

    1. 通过 Socket 测试 host 是否通;
    2. pipe 创建父子进程通信的管道;
    3. fork 函数产生 clients 个客户端;
    4. 子进程执行测压,父进程接收子进程测压结果,并进行统计,最后输出统计信息

    六、实例演示

    1. 输入参数
      输入数据:测试 ./webbench -c 10 -t 15 http://www.baidu.com/
      其中,各个参数表示如下:
      -c 10 : 模拟 10 个客户端进行测压;
      -t 15 : 测压时间为 15s;
      http://www.baidu.com/ : 测压网站,需要写完整

    2. 解析参数
      参数 -c 解析为 clients = 10;
      参数 -t 解析为 benchtime = 15;

    3. 构建请求 && 输出测压信息

    Req=GET / HTTP/1.0
    User-Agent: WebBench 1.5
    Host: www.baidu.com
    
    Benchmarking: GET http://www.baidu.com/
    10 clients, running 15 sec.
    
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    构建了一个 http 报文,通过 10 个客户端,每个 15s 进行测压

    1. 输出测压信息
    Speed=1388 pages/min, 8510421 bytes/sec.
    Requests: 347 susceed, 0 failed.
    
    • 1
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    七、视频详解

    如果有还不理解的地方,可以下面录制的这个视频,更详细!记得一键三连哦!

    开源项目详解-webbench网站测压

    八、参考文献

    1. http://home.tiscali.cz/~cz210552/webbench.html
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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/u011074149/article/details/127354674