研究報告 vol.2

谷口義樹 -Yoshiki TANIGUCHI-

yoshiki@mikilab.doshisha.ac.jp

ソケット通信プログラミング

研究報告日：2002/05/31

現在の目標

ソケット通信プログラミングのしくみについての理解を深める．
その具体的な題材として，pthreadを用いた簡単なチャットを作成する．

現在の進捗状況

ソケット通信とは
ソケットとは，ネットワークを介して他のホストに接続する際に用いられる「接続の端点」である．
2つのプログラム間でデータのやりとりをするデータの入出力口として用いられる．
ソケットはその使い方にも特徴があり，ソケットを介してデータを送受信するときには，
ファイルの入出力と同じ要領で行うことができる．
つまり，送信したいデータをソケットに書き込むと通信相手のコンピュータのソケットに届く．
また，受信はソケットからデータを読み出せばよい．
つまり，ファイルの入出力とまったく同じ方法で，異なる2つの端末間でデータのやりとりができる方法が，ソケット通信である．

ソケット通信の仕組みを理解するために，TCPを用いた簡単なプログラミングを行った．
TCPによるデータ通信の手順は次のfig.1のようになる．

fig.1 TCPによるデータ通信手順

socket()：ソケットの生成を行うシステムコール．プロトコルの種類やソケット通信の種類を指定する．
bind()：ソケットの登録を行うシステムコール．ポート番号や通信方式を登録する．
listen()：クライアントから接続要求を受け入れる準備を完了させるシステムコール．待ち行列の最大数を指定．
accept()：クライアントからの接続要求を待つシステムコール．これが実行された時点で，一旦停止し，接続要求を待つ．
connect()：ソケットの接続要求を行うシステムコール．接続先のIPアドレスや，ポート番号の情報を与える．
read()：データの受信を行うシステムコール．
write()：データの送信を行うシステムコール．
close()：ソケットを閉じるシステムコール．

具体的に作成したプログラムは，クライアントがある文字列をサーバーに投げると，サーバーがその文字列を全て大文字にして，
クライアントに返すというものである．

次に，マルチクライアントに対応するため，プログラムの改良を行った．
マルチクライアントを実現するための方法としては，forkを用いた．

forkとは，新しいプロセスを作成するUNIXのシステムコールである．
forkの呼び出しにより，forkを呼び出した時点の親プロセスと等価な子プロセスが作成される．
forkの呼び出しの返り値を調べることにより，親と子に異なるコード経路を指定することができる．
forkの呼び出しは，子には常に0を返し，親には子のPIDを返す．

fig2. forkのしくみ

Server Side(Multi-Client ver.)
Client Side

＜実行結果＞
:server side
yoshiki@yoshiki:~$ ./server

:client side
yoshiki@cambria:~$ ./client 192.168.6.145
test
TEST
hello
HELLO

yoshiki@forte:~$ ./client 192.168.6.145
yes
YES

今後の課題

forkを用いるとメモリが共有でないので，目標とするチャットの作成を行うにはかなりコードが複雑になってしまう．
次の段階として，forkを用いる代わりにPOSIXスレッド(pthread)を用いたプログラミングを行う．
スレッドは同じメモリスペースを共有する．
よって，メモリ内の同じ変数にアクセスすることができ，宣言済みのグローバル変数を読み書きすることができる．

次回までの目標

今までのforkを用いたプログラムをpthreadを用いたものに変更してみる．
pthreadを用いてチャットを完成させる．

Yoshiki TANIGUCHI