システムプログラム（第6回）: marshaling/unmarshaling

                                       筑波大学 システム情報系 情報工学域
                                       新城 靖
                                       <yas@cs.tsukuba.ac.jp>

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marshaling/unmarshaling

marshaling (整列化)

メモリ中からデータ項目を集めて、ネットワークでメッセージとして 転送するのに適した形式にまとめる。

unmarshaling (非整列化)

逆。

図? marshalingとunmarshaling

• 整数
• 文字列
• ビットマップデータ（可変長）のバイト数
• ビットマップデータ（可変長）の本体

• 構造体や配列の要素を先頭から順にバッファに追加する。
• 可変長のデータの場合、まず、要素数を追加し、それに続いて本体を追加する。

ネットワーク上を流れている時には、整列化された データの先頭にはネットワークのヘッダが付加されている。

整数のmarshaling

• ワード(基本的な整数データ)が 8bit/16bit/32bit/64bit と違うことがある。 C 言語の int 型のビット数が違う。
• 1バイトのビット数は、現在は、8ビットのものが主流。 (1バイトが9ビットのものもあった。)
• メモリには、バイト単位で番地が付けられているものが主流。 (ビット単位、ワード単位で番地を付ける方法も考えられる。)
• バイト・オーダが違うことがある。

バイト・オーダ

Ｃ言語で扱える整数

• 1 バイト(char)
• 2バイト(short)
• 4バイト(long)

• LP32
  • 1バイト: char
  • 2バイト: short
  • 4バイト: int, long, ポインタ
  • 8バイト: long long
• LP64
  • 1バイト: char
  • 2バイト: short
  • 4バイト: int
  • 8バイト: long, ポインタ, long long
• その他

2バイト、または、4バイトの整数をメモリに保存する方法 : メモリの下位番地に上位バイトを置くか下位バイトを置くか

リトルエンディアン

下位番地に下位バイトを置く。x86 (Intel, AMD), ARM。

ビッグエンディアン。

下位番地に上位バイトを置く。PowerPC, SPARC, m68k

◆0x2000番地に0x12345678を保存/saving 0x12345678 to the address 0x2000

main()
{
    int *p;
        p = (int *)0x2000;
        *p = 0x12345678;
}

        .globl  _main
        .align  4, 0x90
_main:
        pushq   %rbp
        movq    %rsp, %rbp
        movl    $305419896, 8192
        popq    %rbp
        ret

図? バイト・オーダ(byte order)

バイト・オーダが異なることも考慮した整数の送受信

• 送信側、または、受信側で相手に合わせて変換する。バイトオーダが同 じ場合は何もしない。
• 標準的なバイトオーダ(ネットワーク・バイト・オーダ) を定める。送 信側では、ネットワークにデータを流す時には、常に自分自身のバイト・オー ダ（ホスト・バイト・オーダ）をネットワーク・バイト・オーダに変換する。 受信側では、ネットワーク・バイト・オーダから自分のホスト・バイト・オー ダに変換する。

• TCP/IP の IP アドレスやポート番号
• XDR

バイトオーダを変換するライブラリ関数

htonl() を使った整数の送信

uint32_t hostlong, netlong;
hostlong = 0x12345678 ;
netlong = htonl( hostlong );
send(conn, &netlong, sizeof(netlong), 0);

snprintf()/strtol()

送信側:

    char buf[BUFSIZE];
    hostlong = 0x12345678 ;    
    snprintf(buf,BUFSIZE,"%d\n",hostlong );
    send(conn, buf, strlen(buf), 0);

注意：sscanf() は、整数をデコードするために使う分には問題ないが、 文字列を受け取るために使うとバッファ・オーバーフローが生じる可能性があるので、 使わない方がよい。

文字列のmarshaling

• 文字コードを合わせる。
• 複数バイトの場合、バイト・オーダも合わせる。