図？ UDP/IPのデータグラム
システム・プログラム
電子・情報工学系
新城 靖
<yas@is.tsukuba.ac.jp>
このページは、次の URL にあります。
http://www.hlla.is.tsukuba.ac.jp/~yas/coins/syspro-2002/2002-06-10
あるいは、次のページから手繰っていくこともできます。
http://www.hlla.is.tsukuba.ac.jp/~yas/coins/
http://www.is.tsukuba.ac.jp/~yas/index-j.html
IP 層では、アドレスとしては、IP アドレスだけを使う。UDP/IP は、IP 層の 機能をほとんどそのままの形で利用可能にしたものである。違いは、ポート番 号を指定できることと、チェックサムでデータの内容を検査できることなどで ある。
UDP/IP でも、クライアント側のアドレスは、ＯＳに任せ、自らは指
定しないことが多い（指定することもできる）。
図？ UDP/IPのデータグラム
telnet は、TCP/IP の汎用のクライアント(文字列の送受信用)なので、UDP/IP でサービスを提供するクライアントとしては使えない。
このプログラムは、コマンドラインから３つ以上の引数をとる。第１引数で指 定されたホスト上の、第２引数で指定されたポートで動作しているサーバに接 続する。そして、第３引数以降に指定された文字列を送る。echo サービスは、 同じものを送り返してくるので、それを受け取る。---------------------------------------------------------------------- % cp ~yas/syspro/ipc/echo-client-udp.c .% make echo-client-udp
----------------------------------------------------------------------
UDP/IPのクライアント側のプログラムで大事な標準のシステムコールとライブ ラリ関数は、次の通りである。
UDP/IP のポート番号 7 (echo) では、受け取ったデータをそのまま返すサー ビスを提供している。ただし、セキュリティ上の理由から、echo サービスを 停止することが、一般的である。以下は、このサービスを利用するクライアン トである。
----------------------------------------------------------------------
1:
2: /*
3: echo-client-udp.c -- 文字列を送受信するクライアント(UDP/IP版)
4: ~yas/syspro/ipc/echo-client-udp.c
5: Start: 1997/06/16 21:22:26
6: */
7: #include <stdio.h>
8: #include <sys/types.h> /* socket() */
9: #include <sys/socket.h> /* socket() */
10: #include <netinet/in.h> /* struct sockaddr_in */
11: #include <netdb.h> /* gethostbyname() */
12:
13: extern void echo_client_udp( char *server, int portno, int nstr, char *strv[] );
14:
15: extern int udp_port_nobind();
16: extern int sockaddr_in_init( struct sockaddr_in *addr, char *hostname, int portno );
17: extern void sockaddr_in_print( struct sockaddr_in *addr );
18: extern void sockname_print( int s );
19:
20: main( int argc, char *argv[] )
21: {
22: char *server ;
23: int portno ;
24: if( argc < 3 )
25: {
26: fprintf( stdout,"Usage: %s host port str1 ...\n",argv[0] );
27: exit( -1 );
28: }
29: server = argv[1] ;
30: portno = atoi( argv[2] );
31: echo_client_udp( server, portno, argc-3, &argv[3] );
32: }
----------------------------------------------------------------------
main の部分は、TCP/IP 版の echo-client.c と同じである。
main() 関数は、コマンドラインの引数を調べて、echo_client() を読んでい る。atoi() で、文字列で与えられた数を、int に変換している。
----------------------------------------------------------------------
33:
34: #define BUFFERSIZE 1024
35:
36: void
37: echo_client_udp( char *server, int portno, int nstr, char *strv[] )
38: {
39: int sock ;
40: int slen,scount,rcount ;
41: char sbuf[BUFFERSIZE];
42: char rbuf[BUFFERSIZE];
43: int i ;
44: int fromlen ;
45: struct sockaddr_in to, from ;
46:
47: sock = udp_port_nobind();
48: if( sock<0 )
49: exit( -1 );
50: printf("my port is "); sockname_print( sock );
51:
52: if( sockaddr_in_init( &to, server, portno )<0 )
53: {
54: perror("sockaddr_in_init");
55: exit( -1 );
56: }
57: sockaddr_in_print( &to );
58:
59: for( i=0 ; i<nstr ; i++ )
60: {
61: snprintf( sbuf,BUFFERSIZE,"%s\n",strv[i] );
62: slen = strlen( sbuf );
63:
64: printf("sending [%s] (%d bytes) to ", sbuf, slen );
65: sockaddr_in_print( &to );
66:
67: scount = sendto( sock, sbuf, slen, 0,
68: (struct sockaddr *)&to, sizeof(to) );
69: if( scount != slen )
70: {
71: perror("sendto()");
72: exit( 1 );
73: }
74: fromlen = sizeof( from );
75: rcount = recvfrom( sock, rbuf, BUFFERSIZE, 0,
76: (struct sockaddr *)&from, &fromlen);
77: if( rcount < 0 )
78: {
79: perror("recvfrom()");
80: exit( 1 );
81: }
82: rbuf[rcount] = 0 ;
83: printf("received %d bytes [%s] from ",rcount, rbuf );
84: sockaddr_in_print( &from );
85: }
86: printf("after sendto(), my port is "); sockname_print( sock );
87: close( sock );
88: }
----------------------------------------------------------------------
echo_client_udp() では、udp_port_nobind() という関数を呼び出している。
この結果、UDP/IP のポートが作られ、通信可能なファイル記述子が返される。
ただし、サーバとの間には、通信路は確保されない。このファイル記述子は、
標準入出力(0,1,2)や open() システム・コールの結果と同じもので、不要に
なったら close() で解放する。しかし、この状態では、write() や read()
システムコールは使えない。その代りに、sendto() や recvfrom() システム
コールを使う。
クライアント側では、bind() でアドレス(IPアドレスとポート番号)を設定し ないことが多い。通信に使う前には、アドレスは固定されていない。通信に使 うと、その瞬間に固定され、close() するまで有効である。(クライアント側 でも、bind() でアドレスを固定することもできるが、一般的ではない。)
sockaddr_in_init() は、構造体 to に送り先のアドレス(IPアドレスとポート 番号)をセットしている。
送るデータは、TCP/IP版の同じく文字列である。この例では、行末に「\n」を 送っているが、UDP/IP の通信では、行の概念がなく、構造体をそのまま送る ものも多い。
sendto() システムコールで、データを送信している。送り先は、第5引数に指 定されている。TCP/IP とは異なり、データの区切りは保存される。また、一 度に全データが送られるので、TCP/IP とは異なり、writen() のように、全デー タを送り出すためのループは不要である。ただし、一度に送ることができるデー タの大きさには上限がある。
途中、階層の通信媒体の上限を越えた場合、「フラグメント化」が行われ、実 際のデータとしては分割されることがある。たとえば、イーサネットでは、約 1500バイトを越えた場合、フラグメント化される。フラグメント化されたデー タは、受信側のプロセスに送られる前に組み立てられる。
データを受け取るには、recvfrom() システムコールを使っている。この時、 データの送り手のアドレス(IPアドレスとポート番号)が&from番 地に保存される。普通は、sendto() と同じアドレスから返ってくるが、 違うアドレスから返ってくることもある。
recvfrom() では、最後に終端の 0 を付けてくれないので、自分で 0 を付け ている。
----------------------------------------------------------------------
89:
90: int
91: udp_port_nobind()
92: {
93: int s ;
94: if( (s = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0 )
95: {
96: perror("socket");
97: return( -1 );
98: }
99: return( s );
100: }
101:
----------------------------------------------------------------------
udp_port_nobind() は、クライアント側の UDP/IP のポートを作る関数である。 内部では、ソケットを socket() システムコールで作成しているだけである。 PF_INET と SOCK_DGRAMの組み合わせなので、 UDP を使うことを意味する。 socket() の引数で、PF_INET の変りに、AF_INET と書いてもよい。ここでは、 Protocol を選んでいるので、PF_ が正しいが、実際には、PF_INET と AF_INET は同じであり、また、多くのテキストで混在されて使われいる。
UDP/IP でも、connect() システムコールで接続先を固定する方法もあるが、 一般的ではない。接続先を固定した場合は、sendto() や recvfrom() ではな く、write() やread() を使って通信することもできる。その場合も、UDP の 性質は保たれるので、write() したデータのパケットが失われた時には、再転 送は行われない。
----------------------------------------------------------------------
102: int
103: sockaddr_in_init( struct sockaddr_in *addr, char *hostname, int portno )
104: {
105: struct hostent *hostent ;
106: memset( addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in) );
107: addr->sin_family = AF_INET ;
108: if( (hostent = gethostbyname( hostname )) == NULL )
109: {
110: fprintf(stderr,"unknown host %s\n",hostname );
111: return( -1 );
112: }
113: memcpy( &addr->sin_addr, hostent->h_addr, hostent->h_length );
114: addr->sin_port = htons( portno );
115: return( 0 );
116: }
117:
----------------------------------------------------------------------
UDP/IP の場合も、TCP/IP と同様に、
アドレスの指定には、sockaddr_in 構造体を使う。sendto()
システムコールのマニュアルには、sockaddr 構造体を使うようにと書かれて
いるが、UDP/IP では、そのサブクラス(オブジェクト指向用語)である
sockaddr_in を使う。それには、
IP アドレスとポート番号が必要である。
その他に、先頭に、sockaddr_in であることを示す定数 AF_INET を置く。
gethostbyname() に関しては、 TCP/IP 版の echo-client.c を参照しなさい。
----------------------------------------------------------------------
118: void
119: sockaddr_in_print( struct sockaddr_in *addr )
120: {
121: union {
122: int i ;
123: unsigned char byte[4] ;
124: } x ;
125: x.i = addr->sin_addr.s_addr ;
126: printf("sockaddr_in: %d.%d.%d.%d:%d\n",
127: x.byte[0],x.byte[1],x.byte[2],x.byte[3],
128: ntohs( addr->sin_port ));
129: }
130:
131: void
132: sockname_print( int s )
133: {
134: struct sockaddr_in addr ;
135: int len ;
136: len = sizeof( addr );
137: if( getsockname( s, (struct sockaddr *)&addr, &len )< 0 )
138: {
139: perror("getsockname");
140: exit( -1 );
141: }
142: sockaddr_in_print( &addr );
143: }
----------------------------------------------------------------------
sockaddr_in_print() は、sockaddr_in 構造体を表示する関数である。
sockname_print() は、自分自身のポートのアドレスを表示する関数である。 アドレスは、getsockname() で得られる。なお、getpeername() で通信相手を 調べることは、この場合できない。この場合は、通信相手は、recvfrom() の 引数で知ることができる。
----------------------------------------------------------------------
1:
2: /*
3: echo-server-udp.c -- 文字列を送受信するサーバ(UDP/IP版)
4: ~yas/syspro/ipc/echo-server-udp.c
5: Start: 1997/06/16 21:22:26
6: */
7: #include <stdio.h>
8: #include <sys/types.h> /* socket() */
9: #include <sys/socket.h> /* socket() */
10: #include <netinet/in.h> /* struct sockaddr_in */
11: #include <netdb.h> /* gethostbyname() */
12:
13: extern void echo_server_udp( int portno );
14: extern int udp_port_bind( int portno );
15: extern void sockaddr_in_print( struct sockaddr_in *addr );
16: extern void sockname_print( int s );
17:
18: main( int argc, char *argv[] )
19: {
20: int portno ;
21: if( argc >= 3 )
22: {
23: fprintf( stdout,"Usage: %s [portno]\n",argv[0] );
24: exit( -1 );
25: }
26: if( argc == 2 )
27: portno = atoi( argv[1] );
28: else
29: portno = getuid();
30: echo_server_udp( portno );
31: }
32:
----------------------------------------------------------------------
TCP/IP版echo-server-fork
と同様に、
引数として、ポート番号を取る。ポート番号が与えられなければ、そのプロセ
スの UID (User ID) から生成する。UID は、個人個人を識別するための番号
(16ビット程度、システムによっては 32 ビット)である。この課題では、(1台
のコンピュータでは)個人ごとに別々の UID を使う必要がある。上のように
UID から生成する方法は、一般的ではない。（筑波大学情報学類のシステムで
はうまく働く。）
----------------------------------------------------------------------
33: #define BUFFERSIZE 1024
34:
35: void echo_server_udp( int portno )
36: {
37: int s, rcount, scount, addrlen ;
38: struct sockaddr_in addr ;
39: char buffer[BUFFERSIZE];
40:
41: s = udp_port_bind( portno );
42: if( s<0 )
43: exit( -1 );
44: printf("my port is "); sockname_print( s );
45:
46: while( 1 )
47: {
48: addrlen = sizeof( addr );
49: rcount = recvfrom( s, buffer, BUFFERSIZE, 0,
50: (struct sockaddr *)&addr, &addrlen );
51: if( rcount < 0 )
52: {
53: perror("recvfrom()");
54: exit( 1 );
55: }
56: buffer[rcount] = 0 ;
57: printf("received %d bytes [%s] from ",rcount, buffer );
58: sockaddr_in_print( &addr );
59:
60: printf("sending back [%s] (%d bytes) to ", buffer, rcount );
61: sockaddr_in_print( &addr );
62: scount=sendto( s, buffer, rcount, 0, (struct sockaddr *)&addr, addrlen );
63: if( scount!= rcount )
64: {
65: perror("sendto()");
66: exit( 1 );
67: }
68: }
69: }
----------------------------------------------------------------------
udp_port_bind() は、引数で与えられたポート番号を使ってUDP/IP のポート
を作成し、そのファイル記述子(ソケット)を返す。sockname_print() は、そ
のアドレス(IPアドレスとポート番号)を表示する。
TCP/IP とは異なり、このポートは、そのまま通信に使うことができる。
逆に、accept() は使うことはできない。
サーバのプログラムの特徴は、内部に無限ループを持っていることである。 サーバは、普通の状態では、終了しない。
このサーバは、fork() しない。サービスの内容が簡単であり、sendto() シス テムコールでブロックすることもないからである。サービスが重たい時には、 他のクライアントからの処理を並列に進めるために、子プロセスを作ること可 能である。
----------------------------------------------------------------------
70:
71: int udp_port_bind( int portno )
72: {
73: struct hostent *hostent ;
74: struct sockaddr_in addr ;
75: int addr_len ;
76: int s ;
77:
78: if( (s = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0 )
79: {
80: perror("socket");
81: return( -1 );
82: }
83:
84: addr.sin_family = AF_INET ;
85: addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY ;
86: addr.sin_port = htons( portno );
87:
88: if( bind(s,(struct sockaddr *)&addr,sizeof(addr)) < 0 )
89: {
90: perror( "bind: " );
91: fprintf(stderr,"port number %d is already used. kill another program.\n",
92: portno );
93: return( -1 );
94: }
95: return( s );
96: }
97:
＜以下省略＞
98: void sockaddr_in_print( struct sockaddr_in *addr )
...
110: void sockname_print( int s )
..
----------------------------------------------------------------------
udp_port_bind() は、サーバ用に、ポート番号を固定した
UDP/IP のポートを作成する。
クライアント側との違いは、
bind() システムコールを使っている点にある。
bind() システムコールの引数は、 TCP版のecho-server-fork と同じである。 ソケットが作成できたら、bind() システムコールで、サーバ側で利用するア ドレス(IPアドレスとポート番号)を設定する。IP アドレスは、普通は、 INADDR_ANY を指定する。複数の IP アドレスがある時には、どれに要求が来 ても受け付ける。特定の IP アドレスを指定すると、そのアドレスに来た要求 だけを受け付けるようになる。
ポート番号は、引数で与えられたものを、htons() でネットワーク・バイトオー ダに変換して与える。
listen() システムコールは、UDP/IP では使われない。 要求、すなわち、データが大量に送られ、サーバが処理できない時には、（普 通は古いものから順に）捨てられる。
実行例。
サーバは、終了しないので、最後に、^C を押して、割り込みを掛け て終了させる。
注意：全員がポート番号 1231 を使うとプログラムが動かないことがある。
サーバ側では、bind() をつかっているので、最初からポート番号が固定され ていることがわかる。---------------------------------------------------------------------- 2% ./echo-server-udp 1231 my port is sockaddr_in: 0.0.0.0:1231 received 6 bytes [hello ] from sockaddr_in: 127.0.0.1:32862 sending back [hello ] (6 bytes) to sockaddr_in: 127.0.0.1:32862 received 7 bytes [world. ] from sockaddr_in: 127.0.0.1:32862 sending back [world. ] (7 bytes) to sockaddr_in: 127.0.0.1:32862 received 6 bytes [hello ] from sockaddr_in: 127.0.0.1:32862 sending back [hello ] (6 bytes) to sockaddr_in: 127.0.0.1:32862 received 7 bytes [world. ] from sockaddr_in: 127.0.0.1:32862 sending back [world. ] (7 bytes) to sockaddr_in: 127.0.0.1:32862 received 6 bytes [hello ] from sockaddr_in: 130.158.86.29:32862 sending back [hello ] (6 bytes) to sockaddr_in: 130.158.86.29:32862 received 7 bytes [world. ] from sockaddr_in: 130.158.86.29:32862 sending back [world. ] (7 bytes) to sockaddr_in: 130.158.86.29:32862 ^C %
図１ バスにより接続されたＣＰＵ、メモリ、デバイス
バス：何本かの配線の束
例：キーボード用のコントローラの働き
データが、電気信号などの形で送られてくる。コントローラの中のレジスタ （小容量のメモリ）に保存され。
CPU から見える場所
CPU の速度に比べて、デバイスの速度は遅い。
普通の割込み（ハードウェアによる割込み）は、オペレーティング・システム のカーネルにおいて利用されている。
ソフトウェア割込みとは、本来はオペレーティング・システムのカーネルしか 使えない割込みの機能を、ソフトウェアにより実現して、一般の利用者プログ ラム（プロセス）でも使えるようにしたものである。
UNIXでは、ソフトウェア割込みの機能は、シグナル(signal)という名前で実現 されている。シグナルとは、本来はプロセス間通信の一種で、あるイベントが起き たことを他のプロセスに知らせることである。ここで伝わるのは、あるイベントが 起きたかどうかだけで、イベントの種類の区別ができることがあるが、 データを送ることはできない。
UNIXでは、プロセ ス間でシグナルにより通信をする他に、キーボードからシグナルを送ることも できる。これは、「ソフトウェア割込み」として、プロセス１つひとつに割込 みボタンが付いているようなものである。また、プログラムの中で例外 （exception）が起きた時にも、ハードウェアの割込みと同様に、ソフトウェ ア割込みが生じる。これも、他のシグナルと同じように受け取ることができる。
UNIXのソフトウェア割込み（シグナル）を使うには、次のようなことが必要で ある。
ソフトウェア割り込みは、１つのプログラムの中に制御の流れが１つしかない ようなプログラムの時に有効な方法である。最近のマルチスレッドのプログラ ムでは、シグナルの意味が不明確である。
マルチスレッドの話は、３学期の授業「オペレーティングシステムII」などで 出てくる。
----------------------------------------------------------------------
1: /*
2: signal-int.c -- SIGINT を３回受け付けて終了するプログラム。
3: ~yas/syspro/proc/signal-int.c
4: Start: 1997/05/26 18:38:38
5: */
6:
7: #include <stdio.h>
8: #include <signal.h>
9:
10: int sigint_count = 3 ;
11: void sigint_handler();
12:
13: main()
14: {
15: signal( SIGINT, &sigint_handler );
16: printf("main(): going into infinite loop, sigint_count == %d\n",
17: sigint_count);
18: while( 1 )
19: {
20: printf("main(): sigint_count == %d, pause() ....\n",
21: sigint_count );
22: pause();
23: printf("main(): return from pause(). sigint_count == %d\n",
24: sigint_count );
25: }
26: }
27:
28: void sigint_handler()
29: {
30: printf("sigint_handler():\n");
31: if( -- sigint_count <= 0 )
32: {
33: printf("sigint_handler(): exit() ... \n");
34: exit( 1 );
35: }
36: /* signal( SIGINT, &sigint_handler ); /* System V */
37: printf("sigint_handler(): sigint_count == %d\n",sigint_count);
38: }
----------------------------------------------------------------------
signal() で、割込み処理ハンドラを登録している。この段階で、関数 sigint_handler() は呼び出されない。また、プログラムのどこからも、関数 sigint_handler() は明示的には呼び出されていない。
main() は、無限ループになっている。
pause() は、割込みを待つシステムコールである。システムコールの実行中に 割込みが発生するまで待つ。発生すると、割込み処理ハンドラの実行後にリター ンする。
sigint_handler() は、main() から呼び出されないが、割込みが発生すると実 行される。内部では、大域変数 sigint_count を減らして、0 以下になれば終 了している。
System V 系の Unix では、一度割込みハンドラが呼び出されると、それが解 除される。もう一度同じ割込みハンドラを使いたい場合には、割込みハンドラ の中で signal() で登録し直す必要がある。BSD 系の Unix と、 新しい目の Linux (glibc2 以降)では、再登録の必要はない。
古い Linux (libc4,libc5) では、標準では、System V と同じ動きをしていた。 Linux (RedHat 7.1)の日本語のマニュアルは、その時から更新されていない。 英語のマニュアルは、更新されている。
実行例。
stty -a で、 intr がどのキーに割り当てられているかを調べる。この場合、 ^C に割り当てられている。./signal-int を実行し、^C を３回押している。---------------------------------------------------------------------- % stty -a; eol2 = ; start = ^Q; stop = ^S; susp = ^Z; rprnt = ^R; werase = ^W; lnext = ^V; flush = ^O; min = 1; time = 0; -parenb -parodd cs8 -hupcl -cstopb cread -clocal -crtscts -ignbrk -brkint -ignpar -parmrk -inpck -istrip -inlcr -igncr icrnl ixon -ixoff -iuclc -ixany -imaxbel opost -olcuc -ocrnl onlcr -onocr -onlret -ofill -ofdel nl0 cr0 tab0 bs0 vt0 ff0 isig icanon iexten echo echoe echok -echonl -noflsh -xcase -tostop -echoprt echoctl echoke % ./signal-int
^C の代りに、別の端末から kill コマンドを使って割込みを発生さ せる方法もある。
ここで、---------------------------------------------------------------------- % kill -INT PID
PID は、./signal-int のプロセスの PID (Process
ID)である。PID は、ps コマンドで調べる。
errno が EINTR の時、システムコールを再実行する必要がある場合が多い。
そのような場合でも、問題なく動く関数を、再入可能な関数(reentrant function)という。
引数やauto変数だけを使った関数は、再入可能になる。
extern や static を使った関数は、再入可能でないことがある。
次のような関数は、リエントラントではない。
シグナル・ハンドラの中では、リエントラントな関数を使うようにする。
タイマ割込みをソフトウェアで実現したものが、setitimer()システムコール である。
ゲームで、人間がボタンを押さなくても進んで行くところは、タイマ割込みに よる。
図? プロセスのアドレス空間
機械語命令を置くためのセグメンを テキスト・セグメント ( text segment, ) という。このセグメントは、普通、読み出し専用になっていて, 同じロードモ ジュールのプロセスの間で共有される。例えばシェルは複数のユーザが同時に 使うことが多いが、この場合、テキストセグメントのためのメモリは1セット だけでよい。機械語を書き換えながら実行するプログラムは、最近は行儀が悪いとされてい る。キャッシュの関係で特別な操作をしないと動かない。
データ・セグメント ( data segment, ) は、データを置く領域である. C言語の 静的変数(static)、 大域変数(extern)malloc() で割り当てたヒープ上の変数は、
このセグメントに置かれます。
(
自動変数(auto)
は、次のスタック・セグメントに置かれる。
)
データセグメントは, 次の3つにわかれています.
malloc() で確保する変数が置かれるところ
と書くとstatic int x=100 ;
xはデータセグメントに割りつけられ,
実行形式ファイルに100という整数のビットパタンが含まれる。
BSSとは初期値を指定しない変数が置かれる場所である. C言語で
と書くとstatic int x ;
yはBSSに割りつけられる。実行形式のファイルに
は、BSSの領域はない。これは実行時にカーネルが領域を割り当て、内容
を0に初期化します。
ヒープとは実行時に大きさが決まる変数を置くための領域である. C言語で
char *p ;
...
p = malloc( 100 );
とすると100バイトの領域がヒープ上に確保される。
ヒープ領域の大きさは、brk() システム・コールや
sbrk() システム・コールで変えることができる。これらの
システム・コールは、malloc() ライブラリ関数から呼び出さ
れる。
C言語で
main()
{
auto int z;
}
とすると, 4バイトの領域がスタックセグメントに割りつけられる。
(autoというキーワードは、普通省略される。スタックセグメ
ントは、普通、0xffffff (32ビットのアドレス空間の場合)からからアドレス
が小さくなるほうに向かって伸びていく。この部分は、関数呼び出しが続くと
伸びていき、割り当てられたメモリよりも多くなると、カーネルが自動的に拡
張する。
UNIXではプログラムを実行するときに,
引数(argument)
と
環境変数(environment variable)
が渡される。
C言語では、次のようにmain()関数が3つの引数で呼び出される
ようになっている。
main( int argc, char *argv[], *envp[] )
{
}
ここで、
argc
が、引数の数(argvの数) ,
argv
が、引数のベクタの先頭番地、
envp
が環境変数のベクタの先頭番地である。この引数と環境変数は、スタックセグ
メントのスタックの底、
図?
では上(アドレスが大きいところ)にある。
共有ライブラリは、ヒープとスタック・セグメントの間にある。 どの番地に割り当てられるかは、システムに依存する。
----------------------------------------------------------------------
1: /*
2: vaddr-print.c -- 変数の番地をしらべるプログラム
3: ~yas/syspro/proc/vaddr-print.c
4: Start: 1997/05/19 22:58:49
5: */
6: #include <stdlib.h>
7:
8: void recursive( int n );
9:
10: int x1=1 ;
11: int x2 ;
12:
13: extern int etext, edata, end ;
14:
15: main( argc,argv,envp )
16: int argc ;
17: char *argv[] ;
18: char *envp[] ;
19: {
20: int x3 ;
21: char *x4p ;
22:
23: printf("&main == 0x%08x (text)\n",&main );
24: printf("&etext == 0x%08x (text)\n",&etext );
25: printf("&edata == 0x%08x (data)\n",&edata );
26: printf("&end == 0x%08x (data)\n",&end );
27:
28: printf("&argv[0] == 0x%08x (stack)\n",&argv[0] );
29: printf(" argv[0] == 0x%08x (stack)\n", argv[0] );
30: printf("&envp[0] == 0x%08x (stack)\n",&envp[0] );
31: printf(" envp[0] == 0x%08x (stack)\n", envp[0] );
32:
33: printf("&x1 == 0x%08x (data)\n",&x1 );
34: printf("&x2 == 0x%08x (bss)\n",&x2 );
35: printf("&x3 == 0x%08x (stack)\n",&x3 );
36: x4p = malloc( 10 );
37: printf("x4p == 0x%08x (heap)\n",x4p );
38: x4p = malloc( 10 );
39: printf("x4p == 0x%08x (heap)\n",x4p );
40: recursive( 3 );
41: }
42:
43: void recursive( int n )
44: {
45: int x5 ;
46: printf("&x5 == 0x%08x (stack,%d)\n",&x5,n );
47: if( n<=0 )
48: return;
49: recursive( n-1 );
50: }
----------------------------------------------------------------------
実行例。
main() のような関数の番地は、0 に近い場所(0から0xffffffffの 間の 1/32 辺り)にある。スタックは、0 から遠い場所にある。---------------------------------------------------------------------- % cp ~yas/syspro/proc/vaddr-print.c .
引数や環境変数は、スタックの底(0から遠い方)にある。
初期値付きの変数は、&edata 以下にある。
初期値なしの変数は、&edata と&end の間にある。
malloc() で確保したデータの番地は、&end より大きい。free() がなければ、普通は、malloc() する度に大きくなるが、この性質は保証され ていない。
スタック上の変数は、再帰呼出しの度に、番地が小さくなる。
UDP/IP では、一度に送ることができるデータの大きさにには、実装上の制限 が付いている。これがいくつかを調べるプログラムを作りなさい。
UDP/IP のデータを中継するようなプログラムを作りなさい。 単方向だけでなく、双方向で中継するようにしなさい。
このようなプログラムの例として、udprelay と呼ばれるプログラムがある。
UDP/IP のサーバ、または、中継プログラムで、クライアントの IP アドレス によってアクセスを許したりエラーを発生させたりしなさい。
signal-int.c のプロ グラムを動かし、kill コマンドを使って SIGINT (kill -INT)でシグナルを送 りなさい。そして、キーボードから intr のキー^Cを打った時と動 作を比較しなさい。
ヒント：kterm を２つ開いて、片方でこのプログラムを動かし、片方で kill コマンドを動かす。kill 引数として必要な PID は、ps コマンドで調べる。
ヒント：そのシグナルを無視(SIG_IGN)するように設定する。