webbench

Webbench

Webbench是一个在linux下使用的非常简单的网站压测工具。它使用fork()模拟多个客户端同时访问我们设定的URL，测试网站在压力下工作的性能，最多可以模拟3万个并发连接去测试网站的负载能力。Webbench使用C语言编写, 代码实在太简洁，源码加起来不到600行。整个源码分析主要的分析都被我加在了代码的后面中文注释中，欢迎讨论~

webbench压测的命令：

webbench -c 300 -t 10 url

其中：-c  300 表示并发数（可以了理解成客户端），

-t   10表示时间（秒）

url   想要压测的url

下载链接：http://home.tiscali.cz/~cz210552/webbench.html

整个代码的流程图如下：

一、首先我们从主函数入手，前面几个都是初始化变量，没什么好说的，出现了一个getopt_long函数，应该有些人没有用过这个函数，我先来分析下这个函数吧~

int getopt_long(int argc, char * const argv[],const char *optstring,const struct option *longopts, int *longindex);
  
  1、前两个参数，就是main函数的argc和argv，这两者直接传入即可，
  2、optstring的格式举例说明比较方便，例如：char *optstring = "abcd:";
上面这个optstring在传入之后，getopt函数将依次检查命令行是否指定了 -a， -b， -c及 -d，（这需要多次调用getopt函数，直到其返回-1），当检查到上面某一个参数被指定时，函数会返回被指定的参数名称（即该字母），最后一个参数d后面带有冒号，: 表示参数d是可以指定值的，如 -d 100 或 -d user。

3、longopts指向的是一个由option结构体组成的数组，那个数组的每个元素，指明了一个“长参数”（即形如--name的参数）名称和性质：
           struct option {
               const char *name;
               int         has_arg;
               int        *flag;
               int         val;
           };

name  是参数的名称
       has_arg 指明是否带参数值，其数值可选：
              no_argument (即 0) 表明这个长参数不带参数（即不带数值，如：--name）
              required_argument (即 1) 表明这个长参数必须带参数（即必须带数值，如：--name Bob）
              optional_argument（即2）表明这个长参数后面带的参数是可选的，（即--name和--name Bob均可）

flag   当这个指针为空的时候，函数直接将val的数值从getopt_long的返回值返回出去，当它非空时，val的值会被赋到flag指向的整型数中，而函数返回值为0

val    用于指定函数找到该选项时的返回值，或者当flag非空时指定flag指向的数据的值。

1. static const struct option long_options[]=
2. {
3. {"force",no_argument,&force,1},
4. {"reload",no_argument,&force_reload,1},
5. {"time",required_argument,NULL,'t'},               //bench的测试时间 默认为30s
6. {"help",no_argument,NULL,'?'},
7. {"http09",no_argument,NULL,'9'},
8. {"http10",no_argument,NULL,'1'},
9. {"http11",no_argument,NULL,'2'},
10. {"get",no_argument,&method,METHOD_GET},
11. {"head",no_argument,&method,METHOD_HEAD},
12. {"options",no_argument,&method,METHOD_OPTIONS},
13. {"trace",no_argument,&method,METHOD_TRACE},
14. {"version",no_argument,NULL,'V'},
15. {"proxy",required_argument,NULL,'p'},
16. {"clients",required_argument,NULL,'c'},
17. {NULL,0,NULL,0}
18. };

4、option_index指向的变量将记录当前找到参数符合longopts里的第几个元素的描述，即是longopts的下标值。

例如对于

1. while ( (opt = getopt_long(argc, argv, optstring, long_options, &option_index)) != -1)
2. {
3. printf("opt = %c\n", opt);           //被指定的参数名称（即该字母）
4. printf("optarg = %s\n", optarg);     //optarg为参数的指定值
5. printf("optind = %d\n", optind);          //下一个将被处理到的参数在argv中的下标值。
6. printf("argv[optind - 1] = %s\n",  argv[optind - 1]);
7. printf("option_index = %d\n", option_index);          //它指向的变量将记录当前找到参数符合longopts里的第几个元素的描述，即是longopts的下标值。
8. }

输入命令行test_getopt_long  -reqarg 100

输出：
opt = reqarg 
optarg = 100  
optind = 3  
argv[optind - 1] = 100

二、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。

1. void build_request(const char *url)
2. {
3. char tmp[10];
4. int i;
5. bzero(host,MAXHOSTNAMELEN);    //置host字符串前MAXHOSTNAMELEN个字节为零且包括‘\0’。
6. bzero(request,REQUEST_SIZE);
7. if(force_reload && proxyhost!=NULL && http10<1) http10=1;
8. if(method==METHOD_HEAD && http10<1) http10=1;
9. if(method==METHOD_OPTIONS && http10<2) http10=2;
10. if(method==METHOD_TRACE && http10<2) http10=2;
11. switch(method)
12. {
13. default:
14. case METHOD_GET: strcpy(request,"GET");break;
15. case METHOD_HEAD: strcpy(request,"HEAD");break;
16. case METHOD_OPTIONS: strcpy(request,"OPTIONS");break;
17. case METHOD_TRACE: strcpy(request,"TRACE");break;
18. }
19. strcat(request," ");
20. if(NULL==strstr(url,"://"))
21. {
22. fprintf(stderr, "\n%s: is not a valid URL.\n",url);
23. exit(2);
24. }
25. if(strlen(url)>1500)
26. {
27. fprintf(stderr,"URL is too long.\n");
28. exit(2);
29. }
30. if(proxyhost==NULL)
31. if (0!=strncasecmp("http://",url,7))
32. {
33. fprintf(stderr,"\nOnly HTTP protocol is directly supported, set --proxy for others.\n");
34. exit(2);
35. }
36. /* protocol/host delimiter */
37. i=strstr(url,"://")-url+3;                              //找到url中：'//'的出现的位置
38. /* printf("%d\n",i); */
39. if(strchr(url+i,'/')==NULL) {                                                                                     //判断url中除去http://后是否存在'/'
40. fprintf(stderr,"\nInvalid URL syntax - hostname don't ends with '/'.\n");
41. exit(2);
42. }
43. if(proxyhost==NULL)                                                                                       //if里面都是为了获取端口号 主机名 和 request
44. {                                                                                                         //比如url="http://localhost:12345/test";                                                                              //if运行结束后 proxyport=12345，host=localhost
45. /* get port from hostname */
46. if(index(url+i,':')!=NULL &&
47. index(url+i,':')<index(url+i,'/'))
48. {
49. strncpy(host,url+i,strchr(url+i,':')-url-i);        //char *strncpy(char *destin, char *source, int
50. //maxlen)，把src所指由NULL结束的字符串的前n个字节复制到dest所指的数组中。
51. bzero(tmp,10);
52. strncpy(tmp,index(url+i,':')+1,strchr(url+i,'/')-index(url+i,':')-1);
53. /* printf("tmp=%s\n",tmp); */
54. proxyport=atoi(tmp);
55. if(proxyport==0) proxyport=80;
56. } else
57. {
58. strncpy(host,url+i,strcspn(url+i,"/"));
59. }
60. // printf("Host=%s\n",host);
61. strcat(request+strlen(request),url+i+strcspn(url+i,"/"));
62. } else
63. {
64. // printf("ProxyHost=%s\nProxyPort=%d\n",proxyhost,proxyport);
65. strcat(request,url);
66. }
67. if(http10==1)
68. strcat(request," HTTP/1.0");
69. else if (http10==2)
70. strcat(request," HTTP/1.1");
71. strcat(request,"\r\n");
72. if(http10>0)
73. strcat(request,"User-Agent: WebBench "PROGRAM_VERSION"\r\n");
74. if(proxyhost==NULL && http10>0)
75. {
76. strcat(request,"Host: ");
77. strcat(request,host);
78. strcat(request,"\r\n");
79. }
80. if(force_reload && proxyhost!=NULL)
81. {
82. strcat(request,"Pragma: no-cache\r\n");
83. }
84. if(http10>1)
85. strcat(request,"Connection: close\r\n");
86. /* add empty line at end */
87. if(http10>0) strcat(request,"\r\n");
88. // printf("Req=%s\n",request);
89. }

三、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，
最后主进程汇总各个子线程的数据显示出来~

1. /* vraci system rc error kod */
2. static int bench(void)
3. {
4. int i,j,k;
5. pid_t pid=0;
6. FILE *f;
7. /* check avaibility of target server */
8. i=Socket(proxyhost==NULL?host:proxyhost,proxyport);       //测试网站是否能连
9. if(i<0) {
10. fprintf(stderr,"\nConnect to server failed. Aborting benchmark.\n");
11. return 1;
12. }
13. close(i);
14. /* create pipe */
15. if(pipe(mypipe))
16. {
17. perror("pipe failed.");
18. return 3;
19. }
20. /* not needed, since we have alarm() in childrens */
21. /* wait 4 next system clock tick */
22. /*
23. cas=time(NULL);
24. while(time(NULL)==cas)
25. sched_yield();
26. */
27. /* fork childs */
28. for(i=0;i<clients;i++)
29. {
30. pid=fork();     //　1)在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID;
31. //2)在子进程中，fork返回0;
32. //　　3)如果出现错误，fork返回一个负值;
33. if(pid <= (pid_t) 0)
34. {
35. /* child process or error*/
36. sleep(1); /* make childs faster */
37. break;
38. }
39. }
40. if( pid< (pid_t) 0)
41. {
42. fprintf(stderr,"problems forking worker no. %d\n",i);
43. perror("fork failed.");
44. return 3;
45. }
46. if(pid== (pid_t) 0)
47. {
48. /* I am a child */
49. if(proxyhost==NULL)
50. benchcore(host,proxyport,request);          //bench的核心代码 子进程进入此函数测试网站，直到benchtime耗完为止
51. else
52. benchcore(proxyhost,proxyport,request);
53. /* write results to pipe */
54. f=fdopen(mypipe[1],"w");
55. if(f==NULL)
56. {
57. perror("open pipe for writing failed.");
58. return 3;
59. }
60. /* fprintf(stderr,"Child - %d %d\n",speed,failed); */
61. fprintf(f,"%d %d %d\n",speed,failed,bytes);        //各个子进程往pipe中写入测试结果
62. fclose(f);
63. return 0;
64. } else
65. {
66. f=fdopen(mypipe[0],"r");
67. if(f==NULL)
68. {
69. perror("open pipe for reading failed.");
70. return 3;
71. }
72. setvbuf(f,NULL,_IONBF,0);        //setvbuf 就是设置文件流的buffer配置，如setvbuf(input, bufr, _IOFBF, 512)是设置 input这个文件流使用 bufr
73. //所指的512个字节作为 input文件的buffer, 当你操作input文件时，数据都会暂存在 bufr
74. //里面,每次读input时，系统会一次性读512字节到bufr里暂存。
75. speed=0;
76. failed=0;
77. bytes=0;
78. while(1)
79. {
80. pid=fscanf(f,"%d %d %d",&i,&j,&k);        //主进程从pipe中读取每个子进程写的数据分别读取到i,j,k中，由于pipe在空时，会被阻塞
81. if(pid<2)
82. {
83. fprintf(stderr,"Some of our childrens died.\n");
84. break;
85. }
86. speed+=i;
87. failed+=j;
88. bytes+=k;
89. /* fprintf(stderr,"*Knock* %d %d read=%d\n",speed,failed,pid); */
90. if(--clients==0) break;            //当读取完所有子进程写入的结果后 主进程结束
91. }
92. fclose(f);
93. printf("\nSpeed=%d pages/min, %d bytes/sec.\nRequests: %d susceed, %d failed.\n",
94. (int)((speed+failed)/(benchtime/60.0f)),
95. (int)(bytes/(float)benchtime),
96. speed,
97. failed);                              //输出所有子进程记录数据之和的结果
98. }
99. return i;
100. }

四、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~

其中关于sigaction函数的使用：
int sigaction(int signo,const struct sigaction *restrict act,struct sigaction *restrict oact);
其中signo的信息可参考：http://blog.csdn.net/liucimin/article/details/40507443

其中结构sigaction定义如下：

1. struct sigaction{
2. void (*sa_handler)(int);
3. sigset_t sa_mask;
4. int sa_flag;
5. void (*sa_sigaction)(int,siginfo_t *,void *);
6. };

sa_handler字段包含一个信号捕捉函数的地址
sa_flag标志。

1. void benchcore(const char *host,const int port,const char *req)
2. {
3. int rlen;
4. char buf[1500];
5. int s,i;
6. struct sigaction sa;
7. /* setup alarm signal handler */                                      //设定定时器，该进程benchtime之后结束测试
8. sa.sa_handler=alarm_handler;
9. sa.sa_flags=0;
10. if(sigaction(SIGALRM,&sa,NULL))                    //通过信号设置时间结束后全局变量timerexpired的值
11. exit(3);
12. alarm(benchtime);                                  //alarm也称为闹钟函数，它可以在进程中设置一个定时器，当定时器指定的时间到时
13. //，它向进程发送SIGALRM信号。如果忽略或者不捕获此信号
14. //，则其默认动作是终止调用该alarm函数的进程。
15. rlen=strlen(req);
16. nexttry:while(1)
17. {
18. if(timerexpired)                            //到点后结束函数
19. {
20. if(failed>0)
21. {
22. /* fprintf(stderr,"Correcting failed by signal\n"); */
23. failed--;
24. }
25. return;
26. }
27. s=Socket(host,port);                          //Socket是头文件中自己写的函数，返回socket连接后的结果
28. if(s<0) { failed++;continue;}
29. if(rlen!=write(s,req,rlen)) {failed++;close(s);continue;}       //往服务器发request
30. if(http10==0)
31. if(shutdown(s,1)) { failed++;close(s);continue;}
32. if(force==0)
33. {
34. /* read all available data from socket */
35. while(1)
36. {
37. if(timerexpired) break;
38. i=read(s,buf,1500);                       //成功返回读取的字节数，出错返回-1并设置errno，如果在调read之前已到达文件末尾，则这次read返回0
39. /* fprintf(stderr,"%d\n",i); */
40. if(i<0)                          //读取失败 failed++,重新发送request读数据
41. {
42. failed++;
43. close(s);
44. goto nexttry;
45. }
46. else
47. if(i==0) break;
48. else
49. bytes+=i;
50. }
51. }
52. if(close(s)) {failed++;continue;}
53. speed++;
54. }
55. }