システム・プログラム
電子・情報工学系
新城 靖
<yas@is.tsukuba.ac.jp>
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http://www.hlla.is.tsukuba.ac.jp/~yas/coins/syspro-2002/2002-06-03
あるいは、次のページから手繰っていくこともできます。
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http://www.is.tsukuba.ac.jp/~yas/index-j.html
- TCP/IP サーバ側のプログラム
- socket()/listen()/accept()
通信路の開設
TCP/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。以下は、これと同じような機能を提供するサーバである。
複数の接続先（クライアント）の要求を同時に処理するために、クライアント
ごとに fork() システム・コールで専用の子プロセスを作っている。
----------------------------------------------------------------------
1:
2: /*
3: echo-server-fork.c -- 受け取った文字列をそのまま返すサーバ(fork版)
4: ~yas/syspro/ipc/echo-server-fork.c
5: Start: 1997/06/09 19:46:40
6: */
7: #define _USE_BSD /* wait4() */
8: #include <stdio.h>
9: #include <sys/types.h> /* socket(), wait4() */
10: #include <sys/socket.h> /* socket() */
11: #include <netinet/in.h> /* struct sockaddr_in */
12: #include <sys/resource.h> /* wait4() */
13: #include <sys/wait.h> /* wait4() */
14:
15: extern void echo_server( int portno );
16: extern void echo_reply( int com );
17: extern void print_host_port( int portno );
18: extern void tcp_peeraddr_print( int com );
19: extern tcp_acc_port( int portno );
20: extern void delete_zombie(void);
21: extern ssize_t writen(int fd, const void *vptr, size_t n);
22: extern ssize_t readline(int fd, void *vptr, size_t maxlen);
23:
24: main( int argc, char *argv[] )
25: {
26: int portno ;
27: if( argc >= 3 )
28: {
29: fprintf( stdout,"Usage: %s [portno] \n",argv[0] );
30: exit( -1 );
31: }
32: if( argc == 2 )
33: portno = atoi( argv[1] );
34: else
35: portno = getuid();
36: echo_server( portno );
37: }
38:
----------------------------------------------------------------------
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。）
----------------------------------------------------------------------
39: void
40: echo_server( int portno )
41: {
42: int acc,com ;
43: pid_t child_pid ;
44: acc = tcp_acc_port( portno );
45: if( acc<0 )
46: exit( -1 );
47: print_host_port( portno );
48: while( 1 )
49: {
50: delete_zombie();
51: if( (com = accept( acc,0,0 )) < 0 )
52: {
53: perror("accept");
54: exit( -1 );
55: }
56: tcp_peeraddr_print( com );
57: if( (child_pid=fork()) > 0 ) /* parent */
58: {
59: close( com );
60: }
61: else if( child_pid == 0 ) /* parent */
62: {
63: close( acc );
64: echo_reply( com );
65: printf("[%d] connection (fd==%d) closed.\n",getpid(),com );
66: close( com );
67: exit( 0 );
68: }
69: else
70: {
71: perror("fork");
72: exit( -1 );
73: }
74: }
75: }
----------------------------------------------------------------------
tcp_acc_port() は、引数で与えられたポート番号を使って接続要求受付用ポー
トを作成し、そのファイル記述子(ソケット)を返す。print_host_port() は、
telnet で接続する時のヒントを表示する。
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。
delete_zombie() は、ゾンビ・プロセス（後述）を消去するものである。
（改善の余地がある。）
accept() は、接続要求を待つシステムコールである。クライアントから接続
が来るまで、システムコールを実行したまま止まっているように見える。
接続要求が届くと、システムコールからリターンする。
tcp_peeraddr_print() は、通信相手を表示する関数である。
（echo サービスでは、説明用である。）
echo サービスとしての処理は、fork() システムコールで分身を作り、子プロ
セス側で行う。親プロセスは、すぐにaccept() に戻る。
getpid() は、自分自身の PID (Process ID (identifier)) を返すシステムコー
ルである。PID (pid_t) は、16 ビット(システムによっては32ビット)の整数
である。printf() の表示に、PID が表示されているが、同じではないことに
注意しなさい。
----------------------------------------------------------------------
76:
77: #define BUFFERSIZE 1024
78:
79: void
80: echo_reply( int com )
81: {
82: char line[BUFFERSIZE] ;
83: int rcount ;
84: int wcount ;
85:
86: while( (rcount=readline(com,line,BUFFERSIZE)) > 0 )
87: {
88: printf("[%d] read(%d,,) %d bytes, %s",getpid(),com,rcount,line );
89: fflush( stdout );
90: if( (wcount=writen(com,line,rcount))!= rcount )
91: {
92: perror("write");
93: exit( 1 );
94: }
95: }
96: }
----------------------------------------------------------------------
この echo_reply() は、特定のクライアント専用のecho サービスを提供する。
クライアントからの要求が続く限り、動作する。クライアントからの要求は、
readline() で読込んでいる。
fflush() は、printf() の内部のバッファ(stdoutのバッファ)に溜っているデー
タを書き出すものである。
クライアントには、write() ではなく writen() で結果を送り返している。
readline() と writen() については、
先週のページ
に説明がある。
----------------------------------------------------------------------
97:
98: void
99: print_host_port( int portno )
100: {
101: char hostname[100] ;
102: gethostname( hostname,sizeof(hostname) );
103: hostname[99] = 0 ;
104: printf("run telnet %s %d \n",hostname, portno );
105: }
106:
107: void
108: tcp_peeraddr_print( int com )
109: {
110: struct sockaddr_in addr ;
111: int addr_len ;
112: union {
113: int i ;
114: unsigned char byte[4] ;
115: } x ;
116: addr_len = sizeof( addr );
117: if( getpeername( com, (struct sockaddr *)&addr, &addr_len )<0 )
118: {
119: perror("print_peeraddr");
120: }
121: x.i = addr.sin_addr.s_addr ;
122: printf("[%d] connection (fd==%d) from %d.%d.%d.%d:%d\n",getpid(),com,
123: x.byte[0],x.byte[1],x.byte[2],x.byte[3],
124: ntohs( addr.sin_port ));
125: }
126:
----------------------------------------------------------------------
print_host_port() は、telnet で接続する時のヒントを表示する。
tcp_peeraddr_print() は、通信相手(peer)のアドレス(TCP/IPの場合、IPアド
レスとポート番号)を表示する。通信相手のアドレスは、getpeername() で
得られる。
IP アドレスは、IPv4 では、32 ビット(int)である。これと char byte[4] の
union を作り、1 バイトずつ表示している。ポート番号(16ビット)は、
ntohs() で、ホストのバイトオーダに変換して表示している。
----------------------------------------------------------------------
127: int
128: tcp_acc_port( int portno )
129: {
130: struct hostent *hostent ;
131: struct sockaddr_in addr ;
132: int addr_len ;
133: int s ;
134:
135: if( (s = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0 )
136: {
137: perror("socket");
138: return( -1 );
139: }
140:
141: addr.sin_family = AF_INET ;
142: addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY ;
143: addr.sin_port = htons( portno );
144:
145: if( bind(s,(struct sockaddr *)&addr,sizeof(addr)) < 0 )
146: {
147: perror( "bind" );
148: fprintf(stderr,"port number %d is already used. wait a moment or kill another program.\n", portno );
149: return( -1 );
150: }
151: listen( s, 5 );
152: return( s );
153: }
----------------------------------------------------------------------
tcp_acc_port() は、
通信路の開設
の仕事のうち、サーバ側で接続要求受付用ポートを作る関数である。
まず、クライアント側と同様に、ソケットを、socket() システムコールで作成している。
PF_INET と SOCK_STREAMの組み合わせ
なので、TCP 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。
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。
次に、listen() システムコールにより、要求受け付けを開始する。第２引数
は、最大何個のクライアントを接続要求待ちで待たせるか（待ち行列の長さ）
を指定する。echo-server-fork() では、子プロセスを fork() していてサー
バはすぐに accept() しているので、子プロセスの待ち行列がでることはない
ように思えるかもしれない。実際には、システムが重くなり、fork() が滞る
と待ち行列ができる。重たいサーバを設計する時には、キューの長さを調節す
る。Apache (WWW サーバ) などでは、500 程度になっていることがある。
----------------------------------------------------------------------
155: void
156: delete_zombie()
157: {
158: pid_t pid ;
159: while( (pid=wait4(-1,0,WNOHANG,0)) >0 )
160: {
161: printf("[%d] zombi %d deleted.\n",getpid(),pid );
162: continue;
163: }
164: }
----------------------------------------------------------------------
wait4() システムコールを使って、終了した子プロセスをwait してあげてい
る。ただし、WNOHANG オプションを付けてあるので、終了した子プロセスがい
なければ、待たずに返ってくる。
実行例。
サーバ側。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。
----------------------------------------------------------------------
% ./echo-server-fork 1231 ![[←]](../icons/screen-return.gif)
run telnet adonis9.coins.tsukuba.ac.jp 1231
[30500] connection (fd==4) from 130.158.86.21:40073
[30501] read(4,,) 5 bytes, 012
[30500] connection (fd==4) from 130.158.86.29:36041
[30503] read(4,,) 5 bytes, abc
[30503] read(4,,) 5 bytes, def
[30503] connection (fd==4) closed.
[30501] read(4,,) 5 bytes, 345
[30501] connection (fd==4) closed.
^C
% ![[]](../icons/screen-cursor.gif)
----------------------------------------------------------------------
クライアント側（その１）。
----------------------------------------------------------------------
% telnet adonis9.coins.tsukuba.ac.jp 1231
Trying 130.158.86.29...
Connected to adonis9.coins.tsukuba.ac.jp.
Escape character is '^]'.
012
012
345
345
^]
telnet> quit
Connection closed.
%
----------------------------------------------------------------------
クライアント側（その２）。
----------------------------------------------------------------------
% telnet adonis9.coins.tsukuba.ac.jp 1231
Trying 130.158.86.29...
Connected to adonis9.coins.tsukuba.ac.jp.
Escape character is '^]'.
abc
abc
def
def
^]
telnet> quit
Connection closed.
%
----------------------------------------------------------------------
図１サーバが accept()している時にクライアントが connect()した所
図２ サーバで accept()からreturnした所。fork() する直前。
図３サーバで親がcomをclose()、子が acc を close() した所。
図４ 複数のクライアントが接続した時
exit(2) システム・コールで終了したり、ソフトウェア割り込み(kill(2))で
強制終了させれたプロセスは、親プロセスが wait() するまで、形だけのこっ
ている。このようなプロセスは、ゾンビ（Zombie）と呼ばれる。
ps -l コマンドで見ると、ゾンビの状態(S) は、Z と表示される。
% ps aux | egrep echo
yas 30500 0.0 0.1 1364 376 pts/4 S 23:32 0:00 ./echo-server-for
yas 30501 0.0 0.0 0 0 pts/4 Z 23:33 0:00 [echo-server-for
yas 30503 0.0 0.0 0 0 pts/4 Z 23:33 0:00 [echo-server-for
yas 30511 0.0 0.2 2536 704 pts/2 S 23:37 0:00 egrep echo
%
echo-server-fork.c では、
delete_zombie() でゾンビを消そうとはしている。しかし、accept() で止まっ
ている状態なので、どこかのクライアントから接続要求が来ない限りは、
delete_zombie() が呼ばれないので、ゾンビとして残っている。
この状態で接続要求が来ると、ゾンビが回収される。
----------------------------------------------------------------------
% ./echo-server-fork 1231
run telnet adonis9.coins.tsukuba.ac.jp 1231
[30500] connection (fd==4) from 130.158.86.21:40073
[30501] read(4,,) 5 bytes, 012
[30500] connection (fd==4) from 130.158.86.29:36041
[30503] read(4,,) 5 bytes, abc
[30503] read(4,,) 5 bytes, def
[30503] connection (fd==4) closed.
[30501] read(4,,) 5 bytes, 345
[30501] connection (fd==4) closed.
[30500] connection (fd==4) from 130.158.86.21:40074
[30500] zombi 30503 deleted.
[30500] zombi 30501 deleted.
----------------------------------------------------------------------
echo-server-fork.c
では、クライアントから接続要求を受け付けるたびに、新しいプロセスを作っ
ていた。以下の echo-server-select.cでは、１つのプロセスで実行し
ている。
----------------------------------------------------------------------
1:
2: /*
3: echo-server-select.c -- 受け取った文字列をそのまま返すサーバ(select版)
4: ~yas/syspro/ipc/echo-server-select.c
5: Start: 1997/06/09 19:53:33
6: */
7: #include <stdio.h>
8: #include <sys/types.h> /* socket(), time(), select() */
9: #include <sys/socket.h> /* socket() */
10: #include <netinet/in.h> /* struct sockaddr_in */
11: #include <sys/time.h> /* select() */
12: #include <unistd.h> /* select() */
13:
14: extern void echo_server( int portno );
15: extern void echo_reply_select( int com );
16: extern void print_host_port( int portno );
17: extern void tcp_peeraddr_print( int com );
18: extern tcp_acc_port( int portno );
19: extern ssize_t writen(int fd, const void *vptr, size_t n);
20: extern ssize_t readline(int fd, void *vptr, size_t maxlen);
21:
22: main( int argc, char *argv[] )
23: {
24: int portno ;
25: if( argc >= 3 )
26: {
27: fprintf( stdout,"Usage: %s [portno] \n",argv[0] );
28: exit( -1 );
29: }
30: if( argc == 2 )
31: portno = atoi( argv[1] );
32: else
33: portno = getuid();
34: echo_reply_select( portno );
35: }
36:
----------------------------------------------------------------------
main() 関数の部分は、echo-server-fork とほとんど同じである。
----------------------------------------------------------------------
37: void
38: echo_reply_select( int portno )
39: {
40: int acc,com ;
41: fd_set readfds,readfds_save ;
42: int i,n ;
43:
44: acc = tcp_acc_port( portno );
45: if( acc<0 )
46: exit( -1 );
47: print_host_port( portno );
48:
49: FD_ZERO( &readfds_save );
50: FD_SET( acc,&readfds_save );
51: while( 1 )
52: {
53: readfds = readfds_save ;
54: n = select( FD_SETSIZE,&readfds,0,0,0 );
55: if( n <= 0 )
56: {
57: perror("select");
58: exit( 1 );
59: }
60: if( FD_ISSET(acc,&readfds) )
61: {
62: FD_CLR( acc,&readfds );
63: if( (com = accept( acc,0,0 )) < 0 )
64: {
65: perror("accept");
66: exit( -1 );
67: }
68: FD_SET( com, &readfds_save );
69: tcp_peeraddr_print( com );
70: }
71: for( i=0 ; i<FD_SETSIZE ; i++ )
72: {
73: if( FD_ISSET(i,&readfds) )
74: {
75: if( echo_reply_once( i )<=0 )
76: {
77: printf("[%d] connection (fd==%d) closed.\n",getpid(),i );
78: close( i );
79: FD_CLR( i,&readfds_save );
80: }
81: }
82: }
83: }
84: }
----------------------------------------------------------------------
tcp_acc_port() で、接続受付け用ポートに対応したソケットを
作り、print_host_port() で表示している。fork版と同じ。
ループに入る前に、fd_set 形の変数 readfds_save を初期化している。
fd_set は、ファイル記述子(file descriptor) の set (集合)を意味する。内
部的には、ビットの並びで実現されていることが多い。次のような操作がある。
- FD_ZERO(&fds)
- 初期化する(集合を空にする)
- FD_SET(fd,&fds)
- fd を集合に加える(ビットを１にする)
- FD_CLR(fd,&fds)
- fd を集合から取り除く(ビットを０にする)
- FD_ISSET(fd,&fds)
- その fd が集合に含まれているかを調べる。
初期値は、tcp_acc_port() で作成した接続受付け用ポートに対応したソケッ
トを入れる。
無限ループを含むのは、fork() 版と同じ。
readfds = readfds_save は、select() の実行で壊されるので、保存してある。
「壊される」とは、プロセスからシステムへの方向に値を送るだけでなく、同
じ場所に、システムからプロセスの方向へ結果が返される（同じ場所に上書き
される）ことを意味する。
select() は、引数で指定された集合が、入力可能かどうかを調べている。入
力可能でなければ、入力可能になるまで待つ。
第３引数以降を使えば、出力可能かを調べたり、無限に待つのではなくて、あ
る指定された時間だけ待つこともできる。
もし、要求受付け用ポートに対応したソケット acc が入力可能ならば、
accept() すると止まらずに処理が進むことを意味する。処理とは、クライア
ントとの間の通信用ポートに対応したソケットが作ることである。fork() 版
とは違い、この accept() の所で待つことはない。
accept() が成功したら、結果として返されたファイル記述子を、
readfds_save に加える。次のループから select() の監視の対象になる。
for() 分で、残りのファイル記述子について調べる。一度に複数のファイル記
述子がセットされている可能性がある。
もしセットされているファイル記述子を見つけたら、echo_reply_once() を呼
び出す。普通は、0 より大きい数が返ってくる。そして次のセットされている
ファイル記述子について echo_reply_once() の処理を続ける。
特殊な場合として、echo_reply_once() は、クライアントが接続を切った場合
には、0 以下の値を返す。その場合は、close() でファイル記述子を解放し、
readfds_save からも FD_CLR() で取り除く。
fork版とは異なり、ゾンビ・プロセスは発生しない。
----------------------------------------------------------------------
85:
86: #define BUFFERSIZE 1024
87:
88: int
89: echo_reply_once( int com )
90: {
91: char line[BUFFERSIZE] ;
92: int rcount ;
93: int wcount ;
94:
95: if( (rcount=readline(com,line,BUFFERSIZE)) > 0 )
96: {
97: printf("[%d] read(%d,,) %d bytes, %s",getpid(),com,rcount,line );
98: fflush( stdout );
99: if( (wcount=writen(com,line,rcount))!= rcount )
100: {
101: perror("write");
102: exit( 1 );
103: }
104: }
105: return( rcount );
106: }
----------------------------------------------------------------------
echo_reply_once() は、fork版のecho_reply() とは異なり、readlin() を１
回しか呼び出さない。
そして、それに対応する writen() を１回だけ実行する。
readline() の結果(多くの場合は、読込んだバイト数)をそのまま返す。0 以
下の数を返した時にもそのまま返す。
----------------------------------------------------------------------
208: /* unpv12e/test/readline1.c */
209: ssize_t
210: readline(int fd, void *vptr, size_t maxlen)
----------------------------------------------------------------------
この readline() は、１バイトずつ読む遅いものである。説明は、先週のペー
ジにある。
実行例。
サーバ側。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。
----------------------------------------------------------------------
% ./echo-server-select 1231
run telnet adonis9.coins.tsukuba.ac.jp 1231
[30553] connection (fd==4) from 130.158.86.21:40101
[30553] read(4,,) 5 bytes, 123
[30553] connection (fd==5) from 130.158.86.29:36043
[30553] read(5,,) 5 bytes, abc
[30553] read(5,,) 5 bytes, def
[30553] connection (fd==5) closed.
[30553] read(4,,) 5 bytes, 345
[30553] connection (fd==4) closed.
^C
%
----------------------------------------------------------------------
クライアント側（その１）。
----------------------------------------------------------------------
% telnet adonis9.coins.tsukuba.ac.jp 1231
Trying 130.158.86.29...
Connected to adonis9.coins.tsukuba.ac.jp.
Escape character is '^]'.
012
012
345
345
^]
telnet> quit
Connection closed.
%
----------------------------------------------------------------------
クライアント側（その２）。
----------------------------------------------------------------------
% telnet adonis9.coins.tsukuba.ac.jp 1231
Trying 130.158.86.29...
Connected to adonis9.coins.tsukuba.ac.jp.
Escape character is '^]'.
abc
abc
def
def
^]
telnet> quit
Connection closed.
%
----------------------------------------------------------------------
図４ 複数のクライアントが接続した時(select())
このプログラムでは、readline() を使っているので、クライアントから \nが
送られてこないと、サーバ全体の処理が停止してしまう。select() の結果、
本来ならブロックしないはずであるが、\n が来たらブロックしてしまう。
readline() の代りにread() を使えば、そのような問題は生じない。しかし、
行単位で何か処理を行うようなサーバを作るには、「クライアントごとに」、
少なくとも１行をためるためのバッファを設ける必要がある。
クライアントが意図的に '\n' を送らないことがある。これも、DoS 攻撃
(Denial of Service攻撃、サービス運用妨害攻撃)の一種である。
その他に、writen() に対して、クライアントが read() しないという攻撃も
ある。
echo-server-fork.c では、クライアントご
とにプロセス（スレッド）が存在するので、安全に readline() を使うことが
できる。ただし、プロセスをコピーする処理が重たいので、過剰な connect()
による接続要求による DoS 攻撃には弱くなる。(fork() の処理ばかりして、
通常の業務ができなくなる。)
サーバ・プログラムを作成する時には、DoS 攻撃に強いものを作成するように
気をつける。
echo-server-fork.c では、accept() している途中で、子プロセスが終了する
とゾンビになってしまう。子プロセスが終了したら直ちにゾンビを回収するよ
うにしなさい。
ヒント：子プロセスの終了を、ソフトウェア割り込み(signal, 後述)
(SIGCHLD)で知る方法もある。複数の子プロセスが終了しても、割り込みは１
回しか起こらないことがあることに注意しなさい。
ソフトウェア割込みを使うと、accept() システムコールがエラーで戻って来
るシステムもある。その場合、エラー番号が EINTR なら単純に終了しないで、
再び accept() に向うべきである。
サーバを実行すると、次のようなエラーが出ることがある。
----------------------------------------------------------------------
% ./echo-server-fork 1231
bind: Address already in use
port number 1231 is already used. wait a moment or kill another program.
%
----------------------------------------------------------------------
このエラーは、実際に同じポート番号を別のプロセスが使っている時にも出る
が、既に以前に使っていたプロセスが終了している時にも出ることがある。
後者の場合、次のオプションを付けると、この状態が緩和されることがある。
setsockopt( sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 0, 0);
この効果を確かめなさい。
また、同じポート番号の再利用を制限している理由を考えなさい。
echo-server-selec.cに含まれている
\n を送らないことによるDoS攻撃に
強くなるように、改良しなさい。
System V 系の Unix には select() システムコールがなく
poll() システムコールだけが存在することがある。
echo-server-selec.cを
poll() システムコールを使って書き換えなさい。
pipe() の代りに、TCP/IP のストリームを使って、異なるホスト上のプロセス
を接続して、フィルタの処理を行わせてみなさい。
ヒント：例題
pipe-rw-nodup.cを
tcp_connect() やtcp_acc_port() を使って書き直すとよい。
プログラムを１つだけ作るのではなく、tcp_connect() をするものと
tcp_acc_port() をするものの２つを作るとよい。tcp_acc_port() をする側で
は、fork() をして、複数のクライアントに対応するのではなく、通
信要求受付用の socket() を close() して、１つの通信先に専念するものでよい。
この課題では、fork() は、しなくてもよい。パイプは、fork() でできた親子
関係のあるプロセス間で通信を行うものであるが、TCP/IPでは、親子関係がな
いプロセス間で通信ができる。
TCP/IP なら本来双方向で使える。しかし、この練習問題だと単方向だけを使
う。こうすると、パイプと同じような使い方ができる。
練習問題44
で、３つ以上のプロセスを接続できるようにしなさい。
ヒント：練習問題17 3個のプロセスをパイプで結ぶに相当する。
プログラムを１つだけ作るのではなく、先頭用、中間用、末尾用の３つを作る
とよい。中間用のものは、うまく作ると、何個でもはさみ込めるようになる。
練習問題44
または
練習問題45
で、外部のプログラムを実行できるようにしなさい。
ヒント：dup(), dup2(), close() などで、標準入出力を切り替えて、
execve() などで、プログラムを実行する。
たとえば、シェルに次のように打ち込むことを考える。
% command1 | command2 | command3
この時、シェルは、fork() しながら２つのパイプで３つのプロセスを結び、
execve() など command1, command2, command3 を実行する。この問題では、
パイプではなくTCP/IP 結ぶ。そして、close(), dup(), close() して、
execve() でcommand1, command2, command3 を実行する。
この課題では、tcp_accept() 側で fork() を行う必要はない。１回のコマン
ドを実行したら終了するようにする。
上の tcp_peeraddr_print() は、IP アドレスを数字で表示していた。
これを、ホスト名で表示するようにしなさい。
それには、gethostbyaddr()を利用するとよい。
普通は、ホスト名からIPアドレスを調べる手続き gethostbyname() が使われ
る。gethostbyaddr() は、その逆を行う手続きである。
telnet で接続先として localhost (127.0.0.1) を指定するとどうなるか。
localhost は、どのホストからも自分自信を指す名前である。
http サーバを作成しなさい。これは、受け取ったファイル名のファイルを
open() して、内容を read() し、それを接続先に writen() で返すようにす
るとよい。
この課題では、特にセキュリティに気をつけなさい。必ず次の条件を満たすよ
うなサーバを作りなさい。
~yas/syspro/ipc/http-server-fork.c に、常に同じ内容を返すhttp サーバが
ある。これを出発点にしてもよい。
実際の WWW ブラウザ (Netscapeなど)で、動作を確認しなさい。telnet だけ
では、きちんと HTTP のプロトコルに従っているか確認できないので、不十分
である。
finger サーバを作成しなさい。これは、受け取った文字列を引数にして、
finger コマンドを実行するとよい。そして、実行結果を、接続先に返すよう
にするとよい。
finger コマンドのプロセスと finger サーバの間は、パイプで接続しなさい。
今までの例題で利用した方法を組み合わせることで実現することができるはず
である（pipe(),fork(),dup(),close(),execve()など）。popen() ライブラリ
関数を利用してもよい。
finger コマンドのプロセスと finger サーバ間をパイプで結ぶ代わりに、
finger コマンドを exec する前に、配管工事をして、標準出力(1)をTCP/IPの
ストリームに接続する方法もある。
受け取った文字列をそのまま popen() などに渡すのは危険である。finger コ
マンドが受付けるのに相応しいもの( isalpha() や isdigit() の並び)かどう
かを検査しなさい。もし、シェルが解釈する特殊な文字列(|;<>
など)が含まれていると、意図しないプログラムが実行させられることがある。
HTTP proxy 作りなさい。次の機能を、１つ以上付けなさい。
- アクセス制御。特定のホストからしかつながらないようにする。
- フィルタリング。内容の加工を行う。
- キャッシング。一度サーバから得た内容をファイルに保存し、
２回目からはそれを使う。