#include <sys/socket.h> 
#include <sys/stat.h> 
#include <arpa/inet.h> 
#include <stdio.h> 
#include <string.h> 
 
#include <fcntl.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <unistd.h> 
 
#include <errno.h> 
 
#define MAXBUF  256  
 
// 비 봉쇄 소켓으로 만들기 위한 함수 
int set_nonblock_socket(int fd) 
{ 
    int flags; 
    if((flags = fcntl(fd, F_GETFL,0)) == -1) 
    { 
        perror("fnctl error"); 
        flags = 0; 
    } 
    fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK); 
} 
 
int main(int argc, char **argv) 
{ 
    int server_sockfd, client_sockfd; 
    int client_len, n; 
    char buf[MAXBUF]; 
    struct sockaddr_in clientaddr, serveraddr; 
 
    client_len = sizeof(clientaddr); 
 
    if ((server_sockfd = socket (AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) 
    { 
        perror("socket error : "); 
        exit(0); 
    } 
    bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr)); 
    serveraddr.sin_family = AF_INET; 
    serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); 
    serveraddr.sin_port = htons(atoi(argv[1])); 
 
    if(bind (server_sockfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr)) == -1) 
    { 
        perror("Error"); 
    } 
    if(listen(server_sockfd, 5) == -1) 
    { 
        perror("Error"); 
    } 
    while(1) 
    { 
        memset(buf, 0x00, MAXBUF); 
        client_sockfd = accept(server_sockfd, (struct sockaddr *)&clientaddr, 
                            &client_len); 
 
       // 연결 소켓을 비 봉쇄 소켓으로 만든다. 
       set_nonblock_socket(client_sockfd); 
 
        while(1) 
        { 
            memset(buf, 0x00, sizeof(buf)); 
            if ((n = read(client_sockfd, buf, MAXBUF)) < 0) 
            { 
                // errno 값을 한번 더 계산해 줘야 한다. 
                if(errno == EAGAIN) 
                { 
                } 
                else 
                { 
                    printf("read Error %d\n", errno); 
                    close(client_sockfd); 
                    break; 
                } 
            } 
            else if(n == 0) 
            { 
                printf("close %d\n", errno); 
                close(client_sockfd); 
                break; 
            } 
            else 
            { 
                printf("Read Data %s", buf); 
            } 
        } 
    } 
} 
 

1.3.1 accept함수와 비 봉쇄 소켓

accept함수는 즉시 반환한다. accept함수에서 비 봉쇄 소켓은 주로 listen으로 만든 연결 대기열에 있는 연결을 한번게 가져오기 위해서 사용한다. 이 방식은 클라이언트의 연결 요청에 빠르게 반응할 수 있다.

1. 연결 대기열에 3개의 연결이 있다.
   
2. EAGIAN을 만날 때 까지 루프를 돌면서 accept함수를 호출한다.
   
   

1.3.2 read/write함수와 비 봉쇄 소켓

역시 즉시 반환한다. read함수와 write함수에서 직접 기다리면 busy wait 상태에 놓이므로 보통은 이들 앞에 상태 혹은 이벤트를 검사하기 위한 함수들을 놓는다. select, poll, sigwaitinfo등의 함수들이다. 특정 소켓에 이벤트가 발생해서 read함수가 호출되면, EAGAIN을 만날 때까지 루프를 돌면서 데이터를 읽는다.

while(1) 
{ 
    select(...); 
    while(1) 
    { 
        read(fd,...); 
        if(errno == EAGAIN) break; 
    } 
} 
 

1.3.3 connect함수와 비 봉쇄 소켓

비 봉쇄 소켓으로 connect함수를 호출하면, connect함수는 즉시 반환한다. 연결이 되었는지는 나중에 getsockopt함수로 확인을 한다. 주로 연결 타임 아웃을 검사하기 위한 목적으로 사용한다. 다음과 같은 과정을 거친다.

1. 소켓을 비 봉쇄로 한다.
   
2. connect함수롤 호출한다. 함수는 즉시 반환할 것이다. 연결 과정은 백그라운드에서 진행된다.
   
3. select함수를 타임 아웃을 주고 호출한다.
   
4. 타임 아웃 시간전에 연결이 성공하면 select함수는 성공적으로 반환할 것이다. 타임 아웃 시간을 초과해서 연결되지 않으면 에러를 반환한다.
   
   

비 봉쇄 소켓과 select를 이용한 연결 타임 아웃 검사 예제는 connect timeout문서를 참고한다.

아래 부분은 정리가 안된 내용들임

1.4 입출력 다중화의 입출력 모델

입출력 다중화를 이용하면 봉쇄 소켓 모드로 두 개 이상의 소켓을 처리할 수 있다. 소켓 함수는 봉쇄모드로 작동하지만 select함수가 이들 함수 앞에서 파일 상태를 체크해 주기 때문이다.

입출력 다중화는 select함수로 파일들에 데이터의 입출력이 있는지 확인해서 신호 (반환)하는 방식으로 작동한다. 그러므로 비 동기 입출력 기술이라고 할 수 있다. select함수에서 봉쇄되기 때문에 비 동기 봉쇄 모델을 따른다.

입출력 다중화에서 비 봉쇄 소켓을 사용할 수도 있다. (그래도 여전히 select에서 봉쇄 되므로 프로그램은 비동기 봉쇄 모델이다.)

1. 클라이언트 연결을 한꺼번에 처리해서 클라이언트 연결 요청 대기 시간을 단축 시킬 수 있다.
   
   듣기 소켓에 이벤트가 발생해서 accept함수를 호출 하면, 루프를 돌면서 연결 대기열의 모든 클라이언트의 연결을 한꺼번에 가져올 수 있다. EAGAIN을 만날 때 까지 루프를 돌면 된다. 모아서 처리하기 때문에 그만큼 연결 요청 시간을 단축 시킬 수 있다.
   
   

관련 예제는 입출력 다중화 네트워크 프로그램 개발문서를 참고한다.

1.5 epoll의 입출력 모델

epoll도 봉쇄 소켓으로 두 개 이상의 소켓을 처리할 수 있다. 입출력 다중화와 동일하다. 입출력 이벤트를 기다리기 위해서 epoll_wait함수에서 봉쇄된다.

역시 비 봉쇄 소켓을 사용할 수도 있다. 얻을 수 있는 이익은 다음과 같다. (입출력 다중화와 동일한 이익을 얻을 수 있다.)

1. 클라이언트 연결을 한꺼번에 처리해서 클라이언트 연결 요청 대기 시간을 단축 시킬 수 있다.
   
   듣기 소켓에 이벤트가 발생해서 accept함수를 호출 하면, 루프를 돌면서 연결 대기열의 모든 클라이언트의 연결을 한꺼번에 가져올 수 있다. EAGAIN을 만날 때 까지 루프를 돌면 된다. 모아서 처리하기 때문에 그만큼 연결 요청 시간을 단축 시킬 수 있다.
   
   

"비 동기 & 봉쇄 모델"을 따르는 epoll 프로그램의 예는 epoll문서를 참고하기 바란다.

1.6 리얼 타임 시그널의 입출력 모델

리얼 타임 시그널은 그 자체가 비 동기적 정보 통지 도구다. 관리하고자 하는 소켓에 데이터 입출력이 있으면 "시그널"을 발생시키는 방식으로 작동한다. 때문에 소켓을 비 동기, 비 봉쇄 상태로 만들어야 한다. 리얼 타임 시그널 관련 문서는 리얼 타임 시그널문서들을 참고하기 바란다.

2 개인적으로 선호하는 모델

비 동기 봉쇄 모델을 선호한다. 프로세스가 명확하기 때문이다.

물론 AIO와 같은 비 동기 비 봉쇄 모델의 경우, 입출력 작업과 별개로 다른 작업을 할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 대부분의 프로그램이 데이터 입력 -> 처리 -> 데이터 출력의 진행 방식을 따르기 때문에, 딱히 "비 동기 비 봉쇄"가 가지는 장점이 필요 없는 경우가 많기 때문이다.

3 POSIX AIO

리눅스에서 제공하는 비 동기 입출력 매커니즘으로 비교적 최근에 (커널 2.6.x) 추가되었다.

3.1 AIO API

aio_suspend	파일 목록에서 이벤트의 발생을 기다린다.
aio_read	이벤트가 발생한 파일에서 데이터를 읽는다.
aio_write	데이터를 쓴다.
aio_return
aio_error
aio_cancel

4 기타 관련 기술들

1. Twisted : Event driven framework
   
   • 게임 네트워크 라이브러리로 시작했음
     
   • python으로 만들어 졌음. 대략 200K라인
     
   • web, mail, ssh를 포함한 30개 이상의 프로토콜 지원
     
   • 실질적인 경쟁자로는 ACE가 있음. ACE를 참고해서 개발되었음.
     
     
2. 하나의 프로세스로 여러 개의 소켓을 다룬다.
   
3. 우선 BSD 소켓을 공부해야 한다.
   
   • 최초 만들어진 소켓은 봉쇄형이다. 이 소켓을 fcntl함수로 nonblocking 소켓으로 변경한다.
     
4. 입출력 다중화를 먼저 공부하도록 하자.
   
5. 최근 트랜드는 epoll, kqueue, Posix AIO, Twisted 이다.
   
6. POSIX aio API
   
   

태그 : 소켓 네트워크 프로그래밍 입출력 다중화 입출력 모델

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