Linux(CentOS)/Windows-C++ 云备份项目(服务器网络通信模块,业务处理模块设计，断点续传设计)

  • 开发
  • 35

此模块将网络通信模块和业务处理模块进行了合并

  1. 网络通信通过httplib库搭建完成
  2. 业务处理：
    • 文件上传请求：备份客户端上传的文件，响应上传成功
    • 客户端列表请求：客户端请求备份文件的请求页面，服务器响应
    • 文件下载请求：通过展示的文件列表，点击下载，服务器响应下载的文件数据

文章目录

1. 网络通信模块设计

文件下载Http请求部分如下：通过分隔符可以取到文件数据和文件的其他信息，文件信息和文件内容之间空行隔开。这个解析过程httplib库已经封装完毕
在这里插入图片描述

网络通信请求设计：

  1. 文件上传：服务器收到/upload 是为文件上传
  2. 展示页面：服务器收到/listshow是服务器所有备份文件展示
    响应 HTTP/1.1 200 OK + 构造html正文界面
  3. 文件下载：服务器收到/download/文件名 为文件下载请求
    响应 HTTP/1.1 200 OK +文件数据（正文）

2. 业务处理模块设计

文件上传业务处理 /upload请求

#pragma once
#include "backups.hpp"
#include "./httplib/httplib.h"
#include "./config/config.hpp"
extern CloudBackups::DataMange *dataMange;
namespace CloudBackups
{
    class Server
    {
    private:
        int port;
        std::string ip;
        std::string download_prefix;
        httplib::Server server;
        // 上传文件
        static void Upload(const httplib::Request &request, httplib::Response &response)
        {
            LOG(INFO, "upload begin");
            // POST请求，文件数据在http正文中，分区存储
            bool ret = request.has_file("file"); // 判断有无上传文件字段
            if (ret == false)
            {
                LOG(ERROR, "request error!");
                response.status = 400;
                return;
            }
            // 获取数据
            const auto &file = request.get_file_value("file");
            std::string backdir = Config::GetInstance()->GetBackDir();
            // 保存文件
            std::string filepath = backdir + FileUtil(file.filename).filename(); // 实际路径+文件名
            FileUtil stream(filepath);
            stream.setContent(file.content);
            // 更新文件信息Json文件
            BackupInfo info(filepath);
            dataMange->Insert(info);
            LOG(INFO, "upload success");
        }
        // 展示页面
        static void ListShow(const httplib::Request &request, httplib::Response &response)
        {
        }
        // 下载文件
        static void Download(const httplib::Request &request, httplib::Response &response)
        {
        }

    public:
        Server()
        {
            Config *config = Config::GetInstance();
            port = config->GetServerPort();
            ip = config->GetServerIp();
            download_prefix = config->GetDownloadPrefix();
            LOG(INFO, "init server success");
        }
        bool RunMoudle()
        {
            LOG(INFO, "server running");
            // 搭建Http服务器
            server.Post("/upload", Upload); // 文件上传
            server.Get("/list", ListShow);  // 展示页面
            server.Get("/", ListShow);      // 网页根目录也是展示页面
            std::string download_url = download_prefix + "(.*)";
            server.Get(download_url, Download); // 下载文件,正则表达式捕捉要下载的文件
            if (server.listen(ip, port) == false)
            {
                LOG(FATAL, "server listen failed! ip=" + ip);
                return false;
            }
            return true;
        }
    };
}

单元测试运行截图

// #include "util/fileutil.hpp"
#include <vector>
#include "util/json.hpp"
#include "config/config.hpp"
#include "backups.hpp"
#include "hot.hpp"
#include "server.hpp"
CloudBackups::DataMange *dataMange;
void ServerUtilTest()
{
    CloudBackups::Server server;
    dataMange = new CloudBackups::DataMange();
    server.RunMoudle();
}
int main(int argc, char const *argv[])
{
    ServerUtilTest();
    return 0;
}

在这里插入图片描述
上传文件的信息Json如下：
在这里插入图片描述

展示备份文件页面 / /listshow请求

#pragma once
#include "backups.hpp"
#include "./httplib/httplib.h"
#include "./config/config.hpp"
extern CloudBackups::DataMange *dataMange;
namespace CloudBackups
{
    class Server
    {
    private:
        int port;
        std::string ip;
        std::string download_prefix;
        httplib::Server server;
        // 上传文件
        static void Upload(const httplib::Request &request, httplib::Response &response)
        {
        }
        // 展示页面
        static void ListShow(const httplib::Request &request, httplib::Response &response)
        {
            LOG(INFO, "list show begin");
            // 获取所有文件信息
            std::vector<BackupInfo> array;
            dataMange->GetAll(array);
            // 根据所有文件信息构建http响应
            std::stringstream ss;
            ss << R"(<!DOCTYPE html><html lang="cn"><head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>download list</title></head><body>)";
            ss << R"(<h1 align="center">Download List</h1>)";
            for (auto &info : array)
            {
                std::string filename = FileUtil(info.real_path).filename();
                ss << R"(<tr><td><a href=")" << info.url << R"(">)" << filename << "</a></td>";
                ss << R"(<td align="right"> )" << convertTimeStamp2TimeStr(info.mtime) << "  </td>";
                ss << R"(<td align="right">)" << info.size / 1024 << "Kb</td></tr>";
                ss << "<br>";
            }
            ss << "</body></html>";
            response.body = ss.str();
            response.set_header("Content-Type", "text/html");
            response.status = 200;
            LOG(INFO, "list show end");
        }
        // 下载文件
        static void Download(const httplib::Request &request, httplib::Response &response)
        {
        }

    public:
        Server()
        {
            Config *config = Config::GetInstance();
            port = config->GetServerPort();
            ip = config->GetServerIp();
            download_prefix = config->GetDownloadPrefix();
            LOG(INFO, "init server success");
        }
        bool RunMoudle()
        {
            LOG(INFO, "server running");
            // 搭建Http服务器
            server.Post("/upload", Upload); // 文件上传
            server.Get("/list", ListShow);  // 展示页面
            server.Get("/", ListShow);      // 网页根目录也是展示页面
            std::string download_url = download_prefix + "(.*)";
            server.Get(download_url, Download); // 下载文件,正则表达式捕捉要下载的文件
            if (server.listen(ip, port) == false)
            {
                LOG(FATAL, "server listen failed! ip=" + ip);
                return false;
            }
            return true;
        }
    };
}

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

文件下载业务处理 /download

http的ETag头部字段：存储了一个资源的唯一标识

客户端第一次请求文件时会收到响应信息。

客户端第二次下载时，客户端会把这个信息发送给服务器，让这个服务器根据这个标识判断这个资源有没有被修改锅。如果没修改过。客户端直接使用缓存区的资源。如果改过则重新修改

http对ETag字段没有定义，这里设定：
ETags：文件名称-文件大小-最后修改时间 构成

ETags字段也用于断点续传，断点续传也需要保证文件没有被修改

http协议的Accept-Ranges:bytes字段用于表示支持断点续传。数据以字节结尾

Content-Type：字段决定了浏览器如何处理响应正文，用来区分下载还是html显示。
Content-Type：application/octet-stream常用于文件下载

断点续传原理：

文件下载时由于异常而中断，如果从头下载效率较低，需要将之前传输过的数据效率太低。断点续传的目的为了提高上传效率

实现：客户端在下载时需要记录当前下载的位置。当下载中断时，下次断点续传时将下载起始位置发送给服务器。服务器收到后仅仅回传客户端需要的数据即可

如果下载文件后这个文件在服务器上被修改了，这时候需要将文件重新下载

http中断点续传关键点在于告诉服务器下载区间范围，服务器上要检测这个文件是否被修改。
http协议的Accept-Ranges:bytes字段用于表示支持断点续传
ETag文件唯一标识符，客户端收到响应会保存这个信息

请求：

GET /download/test.txt HTTP/1.1
If-Range:“服务端在下载时响应ETag字段搭配使用判断文件是否被修改，常用于恢复下载”
Range: bytes=100-200(区间范围) 这个字段用来告诉客户端需要的数据范围

响应：

HTTP/1.1 206(服务器处理部分get请求) Paritial Content
ETag:”xxxx“（响应资源的版本标识符，判断文件是否被修改）
Content-Range: bytes 100-200(范围)
Accept-Ranges: bytes 字段用于表示支持断点续传

正文就是对应区间的数据

真正实现时：cpp-httplib会自动根据请求Range字段对response.body进行切片返回，封装实现。直接把response.body全部设置为文件所有内容即可

#pragma once
#include "backups.hpp"
#include "../httplib/httplib.h"
#include "../config/config.hpp"
extern CloudBackups::DataMange *dataMange;
namespace CloudBackups
{
    class Server
    {
    private:
        int port;
        std::string ip;
        std::string download_prefix;
        httplib::Server server;
        // ETag为设计者自行指定 ETags：文件名称-文件大小-最后修改时间 构成
        static std::string GetETag(BackupInfo info)
        {
            std::string etag = FileUtil(info.real_path).filename();
            etag += "-";
            etag += std::to_string(info.size);
            etag += "-";
            etag += std::to_string(info.mtime);
            return etag;
        }
        // 下载文件
        static void Download(const httplib::Request &request, httplib::Response &response)
        {
            // 1. 获取客户端请求资源的路径 request.path
            // 2. 根据路径获取文件备份信息
            BackupInfo info;
            if (dataMange->GetByUrl(request.path, info) == false)
            {
                LOG(WARNING, "file /download not found");
                response.status = 404;
                return;
            }
            // 3. 判断文件是否被压缩,被压缩的话需要先解压缩，删除压缩包，修改备份信息
            if (info.packflag == true)
            {
                // 被压缩,解压到backdir目录浏览
                FileUtil tool(info.pack_path);
                tool.unzip(info.real_path);
                // 删除压缩包
                tool.removeFile();
                info.packflag = false;
                // 修改配置文件
                dataMange->UpDate(info);
            }
            //  4. 读取文件数据放入body中
            FileUtil tool(info.real_path);
            tool.getContent(response.body);
            // 判断断点续传
            bool retrans = false; // 标记断点续传
            std::string befetag;
            if (request.has_header("If-Range"))
            {
                // 断点续传 服务端在下载时响应ETag字段搭配使用判断文件是否被修改
                befetag = request.get_header_value("If-Range");
                if (befetag == GetETag(info))
                {
                    // 文件没修改过
                    retrans = true;
                }
            }
            // 没有If-Range字段或者If-Range字段与ETag不匹配，重新下载
            if (retrans == false)
            {
                // 正常下载
                //  5. 设置响应头部字段ETag Accept-Range字段
                response.set_header("ETag", GetETag(info));
                response.set_header("Accept-Ranges", "bytes");
                response.set_header("Content-Type", "application/octet-stream");
                response.status = 200;
            }
            else
            {
                // 断点续传，了解区间范围
                response.set_header("ETag", GetETag(info));
                response.set_header("Accept-Ranges", "bytes");
                response.status = 206; // cpp-httplib会自动根据请求Range字段对response.body进行切片返回，封装实现
            }
            LOG(INFO, "download success");
        }

    public:
        Server()
        {
            Config *config = Config::GetInstance();
            port = config->GetServerPort();
            ip = config->GetServerIp();
            download_prefix = config->GetDownloadPrefix();
            // 创建文件夹
            FileUtil tool;
            tool.mkdir(Config::GetInstance()->GetBackDir());
            tool.mkdir(Config::GetInstance()->GetPackfileDir());
            LOG(INFO, "init server success");
        }
        bool RunMoudle()
        {
            LOG(INFO, "server running");
            // 搭建Http服务器
            server.Post("/upload", Upload); // 文件上传
            server.Get("/list", ListShow);  // 展示页面
            server.Get("/", ListShow);      // 网页根目录也是展示页面
            std::string download_url = download_prefix + "(.*)";
            // LOG(INFO, "DEBUG:" + download_url);
            server.Get(download_url, Download); // 下载文件,正则表达式捕捉要下载的文件
            if (server.listen(ip, port) == false)
            {
                LOG(FATAL, "server listen failed! ip=" + ip);
                return false;
            }
            return true;
        }
    };
}

3. 服务器代码：

#include <vector>
#include "../util/json.hpp"
#include "../config/config.hpp"
#include "backups.hpp"
#include "hot.hpp"
#include "server.hpp"
#include <thread>
CloudBackups::DataMange *dataMange;
void ServerRun()
{
    CloudBackups::Server server;
    dataMange = new CloudBackups::DataMange();
    server.RunMoudle();
}
void HotRun()
{
    dataMange = new CloudBackups::DataMange();
    CloudBackups::HotMange hot;
    hot.RunModule();
}
int main(int argc, char const *argv[])
{
    // 启动热点管理模块
    std::thread hot_thread(HotRun);
    std::thread server_thread(ServerRun);
    hot_thread.join();
    server_thread.join();
    return 0;
}

4. 代码位置

至此，项目服务器所有业务处理完毕
Gitee
Github

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