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@ktabe
ktabe committed Jul 12, 2020
1 parent 938baa8 commit 799291a
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Showing 8 changed files with 597 additions and 1 deletion.
3 changes: 3 additions & 0 deletions .gitignore
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@@ -0,0 +1,3 @@
*~
C/webserver
*.class
8 changes: 8 additions & 0 deletions C/Makefile
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Original file line number Diff line number Diff line change
@@ -0,0 +1,8 @@
CFLAGS=-std=c99

webserver: webserver.c
cc $(CFLAGS) $^ -o $@

clean:
rm -f webserver

199 changes: 199 additions & 0 deletions C/webserver.c
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Original file line number Diff line number Diff line change
@@ -0,0 +1,199 @@
/*
* A simple Web server implementation for demonstrating Socket API with C
* Author: Kota Abe
*/

// Linux (CentOS7) とMacOS (10.14.6) で動作を確認済
// C99規格で書いているので，コンパイルには "cc -std=c99 webserver.c" とする

#define _BSD_SOURCE // Linux requires for strdup()
#define _POSIX_C_SOURCE 200112L // for fdopen()

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h> // socket()
#include <arpa/inet.h> // inet_ntop()
#include <unistd.h> // close()

/*
* GET要求を処理する
*/
void handle_get(FILE *fp, const char *path)
{
if (strcmp(path, "/") == 0) { // http://localhost:8000/ へのアクセスの場合
// C言語では連続した文字列は自動的に連結される
fprintf(fp,
"HTTP/1.0 200 OK\r\n" // ステータス行
"Content-Type: text/html\r\n" // 本体がHTMLであることを伝える
"\r\n" // ヘッダの終了を表す空行
"<!DOCTYPE html>\r\n" // 以下はHTML (HTML5)
"<html>\r\n"
"<head><title>Sample</title></head>\r\n"
"<body>This server is implemented with C!</body>\r\n"
"</html>\r\n"
);
} else { // 他のパス (http://localhost:8000/abc.html) などへのアクセスの場合，404エラー
fprintf(fp,
"HTTP/1.0 404 Not Found\r\n" // 404はNot Foundを表す
"Content-Type: text/html\r\n"
"\r\n"
"<!DOCTYPE html>\r\n"
"<html>\r\n"
"<head><title>404 Not Found</title></head>\r\n"
"<body>%s is not found</body>\r\n"
"</html>\r\n",
path
);
}
fflush(fp); // 溜まっているバッファをフラッシュ(送信)
}

/*
* クライアントとHTTP/1.0で通信する
*/
void handle_client(int client_fd, struct sockaddr_in *client_addr)
{
// inet_ntop()でクライアントのIPアドレスを "1.2.3.4" 形式に変換
// - IPアドレスはsockaddr_in構造体のsin_addrメンバに入っている
char ipstr[128];
if (inet_ntop(AF_INET, &client_addr->sin_addr, ipstr, sizeof ipstr) == NULL) {
perror("inet_ntop");
exit(1);
}
printf("connected: %s\n", ipstr);

// ファイル記述子を直接扱うとバイト列で読み書きすることしかできない
// 行単位で読み書きするために，fdopen()を使ってfgetsやfprintfを使えるようにする
// "r+" は読み込みも書き込みもできるようにする指定
FILE *fp = fdopen(client_fd, "r+");
if (fp == NULL) {
perror("fdopen");
return;
}

// headersはクライアントが送信するHTTPヘッダを覚えておくための配列．固定長なのはわかりやすさ優先
// そもそも1行目しか使ってないので不要...
const int MAX_HEADER_LINES = 256;
char *headers[MAX_HEADER_LINES];
int header_index = 0;
// クライアントからの要求を読み出すループ
while (1) {
if (header_index >= MAX_HEADER_LINES) {
printf("too many HTTP headers!");
break;
}
// 1行読み込み
char line[1024];
if (fgets(line, sizeof line, fp) == NULL) {
printf("connection closed!");
break;
}
// fgetsは改行を削除しないので，行中の最初の\rか\nを\0に書き換えて切り詰める
char *eol = strpbrk(line, "\r\n");
if (eol) {
*eol = '\0';
}
printf("Received: %s\n", line);
// headersに代入．strdup()は文字列をmallocした領域にコピーする関数
headers[header_index++] = strdup(line);

// 空行かどうかの判定
if (strcmp(line, "") == 0) {
// 最初の行は "GET / HTTP/1.0" のような形式になっている．これを取り出す．
char *request_line = headers[0];
char *req[] = { NULL, NULL, NULL }; // method, path, versionの3つの要素を入れる配列
// strtok()で空白で分割する
for (int i = 0; i < 3; i++) {
char *word = strtok(request_line, " "); // " " で区切られた最初のトークンを返す
request_line = NULL; // strtok()の2回目以降の呼び出しでは第1引数をNULLにする約束
req[i] = word;
if (word == NULL) {
break;
}
}
// 念のため，3つめの要素があるかを確認
if (req[2] == NULL) {
printf("wrong format\n");
break;
}
const char *method = req[0];
const char *path = req[1];
const char *http_version = req[2];
printf("method=%s, path=%s, http_version=%s\n", method, path, http_version);
// 要求を処理
if (strcmp(method, "GET") == 0) {
handle_get(fp, path);
} else {
// GET要求以外の場合，クライアントに 501 Not Implemented エラーを返す
printf("unsupported method: %s\n", method);
fprintf(fp, "HTTP/1.0 501 Not Implemented\r\n");
}
break;
}
}
fclose(fp); // fcloseは内部でcloseを呼ぶので，クライアントとのコネクションが切断される
for (int i = 0; i < header_index; i++) {
free(headers[i]); // strdup()でmallocした領域を開放
}
}

int main(int argc, char **argv)
{
// socket()はソケットを生成し，ファイル記述子(ソケットに割り当てられた整数値)を返す
// - AF_INETはIPv4
// - SOCK_STREAMは信頼性の高い全2重バイトストリームの指定
// - IPPROTO_TCPはTCPの指定
int server_fd;
if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0) {
// socket()はエラーのとき負の値を返す
perror("socket");
exit(1);
}

// プログラム再実行時に，サーバのポートをすぐに再利用できるようにする
int yes = 1;
setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes, sizeof(yes));

// bind()で自ノード側のアドレスを設定
struct sockaddr_in server_addr; // sockaddr_inはIPアドレスとポート番号を保持する構造体
memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr)); // 構造体をいったんゼロクリア
server_addr.sin_family = AF_INET; // IPv4アドレス
// サーバ側のIPアドレスはANY(指定しない)．htonlは4バイトをネットワークバイトオーダに変換
server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
server_addr.sin_port = htons(8000); // サーバ側のポート番号の指定．htonsは2バイトをネットワークバイトオーダに変換
if (bind(server_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
perror("bind");
exit(1);
}

// ソケットをサーバ用に設定．5はコネクション要求を貯めておくキューの長さ
// - コネクション要求はaccept()で受け取る必要があるが，それをどのくらい溜めておけるか
if (listen(server_fd, 5) < 0) {
perror("listen");
exit(1);
}

printf("open http://localhost:8000/ with your browser!\n");

/*
* クライアントからのコネクションを待ち受けて処理するループ
* （注意）このコードでは，handle_client()が終了するまで（すなわち，クライアントとの通信が終わるまで），
* サーバは別のクライアントからのコネクションを処理できない．
* 実際のネットワークサーバでは複数のクライアントと同時に通信する必要があるため，マルチスレッドやマルチプロセス，
* 非同期通信などの技法を用いる．
*/
while (1) {
// accept()はクライアントとのコネクションが確立するのを待ってブロックする（待つ）．
// 確立すると当該コネクションで通信するためのファイル記述子を返す．
// - client_addrはクライアントのIPアドレスとポート番号を受け取るための構造体
int client_fd;
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t addr_length = sizeof client_addr;
if ((client_fd = accept(server_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &addr_length)) < 0) {
perror("accept");
exit(1);
}
handle_client(client_fd, &client_addr); // クライアントとのやりとりを行う
}
}
113 changes: 113 additions & 0 deletions Java/src/ocu/WebServer.java
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Original file line number Diff line number Diff line change
@@ -0,0 +1,113 @@
/*
* A simple Web server implementation with Java
* Author: Kota Abe
*/
package ocu;

import java.io.*;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class WebServer {
public WebServer() {
// サーバソケットを作るには，ServerSocketのインスタンスを生成する
// このtryはtry-with-resource文 (スコープを抜けると自動的にserver.close()が呼ばれる)
try (ServerSocket server = new ServerSocket()) {
server.bind(new InetSocketAddress(8000)); // ポート番号の指定
while (true) {
// コネクション確立を待ってブロックする．確立するとSocketインスタンスを返す
try (Socket socket = server.accept()) {
handleClient(socket); // 確立したコネクションの処理
}
}
} catch (IOException e) {
System.out.println(e);
}
}

/**
* クライアントとHTTP/1.0で通信する．
* @param socket クライアントと接続しているSocket
*/
private void handleClient(Socket socket) {
try (
// socketに対して行単位で入出力できるようにBufferedReaderとPrintWriterを使う
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
PrintWriter writer = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);) {
// HTTPヘッダを覚えておくためのList
List<String> headers = new ArrayList<>();
while (true) {
String s = reader.readLine(); // ソケットから1行ずつ読む
if (s == null) { // クライアントからコネクションがクローズされた場合
System.out.println("connection closed!");
return;
}
System.out.println("Received: " + s);
headers.add(s);
if (s.equals("")) { // 空行の判定
String[] req = headers.get(0).split(" "); // HTTPヘッダの先頭行を空白で分解する
if (req.length != 3) {
System.out.println("wrong format");
return;
}
String method = req[0];
String path = req[1];
String httpVersion = req[2];
System.out.printf("method=%s, path=%s, http_version=%s%n", method, path, httpVersion);
// 要求を処理
switch (method) {
case "GET":
handleGet(reader, writer, path);
break;
default:
System.out.printf("unsupported method %s%n", method);
writer.print("HTTP/1.0 501 Not Implemented\r\n");
break;
}
break;
}
}
} catch (IOException e) { // 入出力エラーがあるとIOException例外が発生する
System.out.println(e);
}
}

/**
* GET要求を処理する
*/
private void handleGet(BufferedReader reader, PrintWriter writer, String path) {
if (path.equals("/")) {
writer.print(String.join("\r\n",
"HTTP/1.0 200 OK",
"Content-Type: text/html",
"",
"<!DOCTYPE html>",
"<html>",
"<head><title>Sample</title></head>",
"<body>This server is implemented with Java!</body>",
"</html>",
""));
} else {
writer.printf(String.join("\r\n",
"HTTP/1.0 404 Not Found",
"Content-Type: text/html",
"",
"<!DOCTYPE html>",
"<html>",
"<head><title>404 Not Found</title></head>",
"<body>%s is not found</body>",
"</html>",
""
), path);
}
writer.flush(); // なくても良い
}

public static void main(String[] args) {
System.out.println("open http://localhost:8000/ with your browser!");
new WebServer();
}
}
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