Milti client server

マルチクライアントプログラム

これまでのプログラムは、サーバーとクライアントで１対１の通信を行うものでした。今度は、複数のクライアントを同時に扱うことのできるようにサーバを拡張します。 INETドメインでSTREAM型のプログラムを使います。では、さっそくプログラムの例を見てみましょう。クライアントプログラムの方は、 INETドメインの解説で用いたのと全く同じものです。

サーバープログラムの例(mserver.c)
クライアントプログラムの例(iclient.c)
Makefileの例

まず、socket descriptorとしてs[SOCK_MAX+1]を定義しています。 SOCK_MAXは、自分でdefineしたもので、とりあえず5としてあります。すなわち、全部で六つのソケットを用意したことになります。
mserverではこれらの六つのソケットを、
       s[0]     新しい接続要求を待つためのソケット
       s[1..4]  クライアントと接続され実際に通信をおこなうためのソケット
       s[5]     接続拒否に使うの一時接続ソケット
として使うことにします。また、s[i]の値がUNUSEDの場合は、そのソケットは使われていないことを表すことにします。
次にfd_set型の変数を定義します。今回はreadfdsという名前にします。これは、後で述べるselectシステムコールで利用します。
接続を待つソケット(s[0])に関しては、socket、bind、listenシステムコールまでの手順はiserverの時と全く同じです。
ここで、マルチクライアントで起こりうることを考えてみましょう。
最初のクライアントの接続は、acceptしてあげればうまくいきます。しかし、次のクライアントのために、s[0]は再度acceptシステムコールで待ち状態にしなければなりません。しかしながら、acceptシステムコールで処理をブロックしてしまった場合、最初に繋いだクライアントの応対をすることができなくなります。
そこで使うのがselectシステムコールです。これは、複数のソケットに対してのメッセージ待ちを可能にします。selectシステムコールでは検査対象のソケットを指定し、そのうちのどれかにメッセージが到着するまでブロックします。そしてどれかにメッセージが到着すると、どこに届いたかを教えてくれます。
s[0], s[1]のどっちかにメッセージが来たら知らせるようにselectシステムコールを設定し、処理が戻ると例えばs[1]にメッセージが到着しているということがわかります。ですから、それにしたがってメッセージの到着したソケットに対して処理を行なえばいいわけです。
selectシステムコールを使うにはfd_setという型の変数を使います。この変数で検査対象となるソケットをあらかじめ指定するわけです。このfd_set型の変数は直接操作せず、マクロを使って操作します。
まず、FD_ZERO(& readfds)でリストをクリアしておきます。そのあと、検査対象はFD_SET(追加したいソケット,& readfds)を使って設定していきます。 selectシステムコール本体は
	select(FD_SETSIZE, & readfds, NULL, NULL, NULL)
となります。FD_SETSIZEはシステムで許される最大の個数をさします。検査しないものにはNULLを指定します。最後の引数はタイムアウト時間ですが、NULLを設定すると ready状態になるまでブロックされます。
selectシステムコールから処理が戻ると、readfdsにはFD_SETで設定したもののうち、メッセージが到着しているものだけ、ビットがセットされて返ってきます。これをFD_ISSET(調べるソケット, & readfds)を使ってどれがセットされているのか調べます。
mserverでは、s[1～max未満]のソケットにメッセージが到着しているかどうかを調べ、到着している時は大文字に変換した後、接続中のクライアントすべてにメッセージを送り返しています。
ソケットs[0]は接続要求のくるソケットですから、このソケットにメッセージが到着しているときにはacceptシステムコールで接続を受け付けます。また、接続を拒否する場合には、一旦acceptしたあとに、ソケットをcloseしてしまうという方法を使います。
以上でマルチクライアントのサーバが書けます。このmserverでは一度使ってしまったソケットを再利用していませんが、これをちゃんと再利用するようにすれば4クライアントのサーバとなります。

◆実行方法
まず、何台かのマシンにログインします。(同じマシン上に複数のウィンドウを開いて使っても構いません)
1台のマシンで、
    # ./server
として先にサーバーを起動します。
次に残っているマシンで、
    # ./client サーバー名
として、クライアントを起動します。
クライアントのマシンで文字を打ち込むと、大文字に変換されて表示されます。

同時に複数のマシンでクライアントを起動しても、同じようにサーバーが処理してくれます。