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简介
Webbench是一个在Linux下使用的非常简单的网站侧压工具。它使用fork()模拟多个客户端同时访问url，测试网站在压力下工作的性能。
工作原理
**其工作流程如下图：
源码分析
Webbench源码中主要包括两个源文件，一个是socket.c和webbench.c两个文件。socket.c主要是封装的一个socket模块，webbench.c是主要文件，完成网站测压的整个过程。webbench.c源码的阅读主要从mian，其整体流程为：main——>对命令行进行参数解析——>调用build_request函数构建HTTP的“Get”请求头——>调用bench测试函数（其中子进程调用benchcore函数进行压力测试），之后主进程从管道读取消息，并输出到标准输出上即可。
下面是对socket.c函数的解析：
// socket描述符，主要以host和clientPort构成一对TCP的套接字（host支持域名），创建失败返回-1，成功返回一个
int Socket(const char *host, int clientPort)
{
int sock;
unsigned long inaddr;
struct sockaddr_in ad;
struct hostent *hp;
memset(&ad, 0, sizeof(ad));
ad.sin_family = AF_INET;
// 若字符串有效，则将字符串转换为32位二进制。网络字节序的IPV4地址，否则为INADDR_NONe
inaddr = inet_addr(host);
if (inaddr != INADDR_NONE)
memcpy(&ad.sin_addr, &inaddr, sizeof(inaddr));
else
{
// 返回对应于给定主机名的包含主机名字和地址信息的hostent结构指针
hp = gethostbyname(host);
if (hp == NULL)
return -1;
memcpy(&ad.sin_addr, hp->h_addr, hp->h_length);
}
// 将一个无符号短整型的主机数值转换为网络字节顺序
ad.sin_port = htons(clientPort);
// 创建socket套接字
sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sock < 0)
return sock;
// 连接到相应的主机
if (connect(sock, (struct sockaddr *)&ad, sizeof(ad)) < 0)
return -1;
return sock;
}
Webbench.c源码分析
首先是main函数，mian函数首先进行参数解析，然后执行build_request函数，构建HTTP请求头，最后调用核心函数bench()执行网站测压测试。
// 主函数
int main(int argc, char *argv[])
{
// getopt_long的返回字符
int opt=0;
// getopt_long的第五个参数，一般为0
int options_index=0;
char *tmp=NULL;
if(argc==1)
{
usage();
return 2;
}
// 使用getopt_long函数读取命令行参数，来设置所涉及到的全局变量的值。
// getopt_long函数支持长选项的命令行解析，其声明如下：
// int getopt_long(int argc, char *const argv[], const char *optstring, const struct option *long_options, int *longindex)
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);
// -t 后跟压力测试时间，optarg返回，使用atoi转换成整数
case ‘t‘: benchtime=atoi(optarg);break;
case ‘p‘:
/* proxy server parsing server:port */
tmp=strrchr(optarg,‘:‘);
proxyhost=optarg;
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;
}
// 获取代理地址
*tmp=‘\0‘;
proxyport=atoi(tmp+1);break; // 获取代理端口
case ‘:‘:
case ‘h‘:
case ‘?‘: usage();return 2;break;
case ‘c‘: clients=atoi(optarg);break; // 并发数目 -c N
}
}
// 扫描参数选项时，optind标识下一个选项的索引；扫描结束后，标识第一个非选项参数索引；如
// 果optind=argc，说明非选项参数即服务器URL缺失。此变量是系统定义的。
// optind返回第一个不包含选项的命令名参数，此处为URL值
if(optind==argc)
{
fprintf(stderr,"webbench: Missing URL!\n");
usage();
return 2;
}
// 此处多做一次判断，可预防BUG，因为上文并发数目用户可能写0
if(clients==0) clients=1;
// 压力测试时间默认为30s，如果用户写成0，则默认为60s
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"
);
// 调用build_request函数构建完整的HTTP请求头，HTTP request存储在全局变量char request[REQUEST_SIZE]
build_request(argv[optind]); // 参数为URL值
/* print bench info */
// 在屏幕上打印测试的信息，如HTTP协议，请求方式，并发个数，请求时间等
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");
// 调用bench函数，开始压力测试，bench()为压力测试核心代码
return bench();
}
下面是build_request函数分析
// 此函数主要目的是要把类似于http GET请求的信息全部存储到全局变量request[REQUEST_SIZE]
// 中，其中换行操作使用"\r\n"。其中应用了大量的字符串操作函数。
// 创建url请求连接，HTTP头，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;
bzero(host,MAXHOSTNAMELEN);
bzero(request,REQUEST_SIZE);
// 协议适配
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;
// 请求方法相应的不能缓存
case METHOD_OPTIONS: strcpy(request,"OPTIONS");break;
case METHOD_TRACE: strcpy(request,"TRACE");break;
}
// 追加空格
strcat(request," ");
if(NULL==strstr(url,"://")) // strstr(str1, str2)用于判断str2是否是str1的子串
{
fprintf(stderr, "\n%s: is not a valid URL.\n",url);
exit(2);
}
if(strlen(url)>1500)
{
fprintf(stderr,"URL is too long.\n");
exit(2);
}
if(proxyhost==NULL)
// 未使用代理服务器的情况下，只允许HTTP协议
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 */
// 指向"://"后的第一个字母
i=strstr(url,"://")-url+3;
/* printf("%d\n",i); */
// URL后必须的‘/‘
if(strchr(url+i,‘/‘)==NULL) //url + i 指向http://后第一个位置
{
fprintf(stderr,"\nInvalid URL syntax - hostname don‘t ends with ‘/‘.\n");
exit(2);
}
// 如果未使用代理服务器，就表示肯定是HTTP协议
if(proxyhost==NULL)
{
/* get port from hostname */
// 如果是server:port形式，解析主机和端口
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); */
// 目标端口
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);
// 如若使用代理服务器
strcat(request,url);
}
if(http10==1)
strcat(request," HTTP/1.0");
else if (http10==2)
strcat(request," HTTP/1.1");
// 完成如 GET/HTTP1.1后，添加"\r\n"
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");
}
// force_reload=1和存在代理服务器，则不缓存
if(force_reload && proxyhost!=NULL)
{
strcat(request,"Pragma: no-cache\r\n");
}
// 如果为HTTP1.1，则存在长连接，应将Connection置位close
if(http10>1)
strcat(request,"Connection: close\r\n");
/* add empty line at end */
// 最后不要忘记在请求后添加“\r\n”
if(http10>0) strcat(request,"\r\n");
// printf("Req=%s\n",request);
}
下面是bench函数解析，此函数开始先进行一次socket连接，确认能连接以后，才进行后续步骤；调用pipe函数初始化一个管道，用于子进程想父进程汇总测试数据。而子进程是主进程通过fork函数复制出来的；之后每隔子进程都调用benchcore函数进行测试，并将结果输出到管道，供父进程读取。父进程负责收集所有子进程的测试数据，并进行汇总输出显示即可。
static int bench(void)
{
int i,j,k;
pid_t pid=0;
FILE *f;
/* check avaibility of target server */
// 进行socket连接，调用了Socket.c文件中的函数，主要是为了测试远程主机是否能够连通
i=Socket(proxyhost==NULL?host:proxyhost,proxyport);
if(i<0)
{
// 错误处理
fprintf(stderr,"\nConnect to server failed. Aborting benchmark.\n");
return 1;
}
close(i);
/* create pipe */
// 创建管道，管道用于子进程想父进程汇报数据
if(pipe(mypipe))
{
// 错误处理
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 */
// 根据clients大小fork出来足够的子进程进行测试
for(i=0;i<clients;i++)
{
pid=fork();
if(pid <= (pid_t) 0) // pid=0 ->子进程.pid < 0 -> error
{
/* child process or error*/
// 注意这里子进程sleep(1)
sleep(1); /* make childs faster */
break; // 子进程跳出循环orfork出错父进程跳出循环
}
}
if( pid< (pid_t) 0) // fork出错
{
// 错误处理
fprintf(stderr,"problems forking worker no. %d\n",i);
perror("fork failed.");
return 3;
}
// 如果是子进程，调用benchcore进行测试
if(pid== (pid_t) 0) // 子进程
{
/* I am a child */
// 子进程执行请求，尽可能多的发送请求，直到超时返回为止
if(proxyhost==NULL)
benchcore(host,proxyport,request);
else
benchcore(proxyhost,proxyport,request);
/* write results to pipe */
// 子进程将测试结果输出到管道
f=fdopen(mypipe[1],"w");
// 错误处理
if(f==NULL)
{
perror("open pipe for writing failed.");
return 3;
}
/* fprintf(stderr,"Child - %d %d\n",speed,failed); */
// 子进程将speed failed bytes写进管道
fprintf(f,"%d %d %d\n",speed,failed,bytes);
fclose(f);
// 子进程完成任务，返回退出
return 0;
}
else
{
// 父进程从管道读取子进程输出，并做汇总，然后输出显示
f=fdopen(mypipe[0],"r"); // mypipe[0]与标准流相结合
// 错误处理
if(f==NULL)
{
perror("open pipe for reading failed.");
return 3;
}
// _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
setvbuf(f,NULL,_IONBF,0); // 设置无缓冲区
// 虽然子进程不能污染父进程的这几个变量，但用前重置一下，在这里是个好习惯
speed=0;
failed=0;
bytes=0;
// 从管道读取数据，fscanf为阻塞式函数
// 从管道中读取每个子进程的任务执行请求，并计数
while(1)
{
// 通过f从管道读取数据，注意fscanf为阻塞式函数
pid=fscanf(f,"%d %d %d",&i,&j,&k);
// 错误处理
if(pid<2)
{
fprintf(stderr,"Some of our childrens died.\n");
break;
}
// 父进程利用管道负责统计子进程的三种数据和
speed+=i;
failed+=j;
bytes+=k;
/* fprintf(stderr,"*Knock* %d %d read=%d\n",speed,failed,pid); */
// 用于记录已经读取了多少个子进程的数据，读完就退出
if(--clients==0) break;
}
fclose(f);
// 最后将结果打印到屏幕上
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;
}
由于bench函数子进程调用了benchcore函数，而benchcore函数是测试函数，它通过使用SIGALARM信息来控制时间，alarm函数设置了多少时间之后产生SIGALRM信号，一旦产生此信息，将运行alam_handler函数，是的timerexpired=1，这样之后可以通过判断timerexpired值来退出程序。此外，全局变量force表示是否发出请求后需要等待服务器的相应结果。
// benchcore函数是子进程进行压力测试的函数，被每个子进程调用。其函数中参数信息如下：
// 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;
// 记录服务器相应请求所返回的数据
char buf[1500];
int s,i;
struct sigaction sa;
/* setup alarm signal handler */
// 当程序执行到指定的秒数之后，发送SIGALRM信号，即设置alam_handler函数为信号处理函数
sa.sa_handler=alarm_handler;
sa.sa_flags=0;
// sigaction成功则返回0，失败则返回-1，超时会产生信号SIGALRM，用sa指定函数处理
if(sigaction(SIGALRM,&sa,NULL))
exit(3);
// 开始计时
alarm(benchtime);
rlen=strlen(req);
// 无限执行请求，直到收到SIGALRM信号将timerexpired设置为1时
nexttry:while(1)
{
// 一旦超时，则返回
if(timerexpired)
{
if(failed>0)
{
/* fprintf(stderr,"Correcting failed by signal\n"); */
failed--;
}
return;
}
// 连接远程服务器，通过调用Socket函数建立TCP连接
s=Socket(host,port);
// 连接失败，failed数加一
if(s<0) { failed++;continue;}
// 发出请求，header大小与发送的不相等，则失败
if(rlen!=write(s,req,rlen)) {failed++;close(s);continue;}
// 针对http0.9做的特殊处理，则关闭socket的写操作，成功返回0，错误返回-1
if(http10==0)
if(shutdown(s,1)) { failed++;close(s);continue;}
// 全局变量force表示是否要等待服务器返回的数据
// 如果等待数据返回，则读取响应数据，计算传输的字节数
// 发出请求后需要等待服务器的响应结果 force=0表示等待从Server返回的数据
if(force==0)
{
/* read all available data from socket */
while(1)
{
if(timerexpired) break; // timerexpired默认为0，在规定时间内读取当为1时表示定时结束
// 从socket读取返回数据
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;
}
}
// 关闭连接
if(close(s)) {failed++;continue;}
// 成功完成一次请求，并计数，继续下一次相同的请求，直到超时为止
speed++;
}
}
参考文献
http://armsword.com/2014/10/26/webbench-source-analyse/
标签：
原文地址：http://blog.csdn.net/yzhang6_10/article/details/51607239
