3. I/O 멀티플렉싱 서버와 멀티프로세스 클라이언트를 이용한 채팅 프로그램

(윤성우 저, 'TCP/IP 소켓 프로그래밍' - 11장 관련 내용입니다)

책에 기술 된 Multiplexing 서버와 Multiprocessing 클라이언트를 일부 수정하여 채팅 프로그램을 작성하는 문제입니다.

다중 접속을 지원하고 다중 접속 시 카카오톡 단체채팅방처럼 한 사람의 대화를 모든 사람이 보도록 구현하였습니다.

아래는 Multiplexing 서버를 수정한 채팅 서버 코드입니다.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/select.h>
 
#define BUF_SIZE 100
void error_handling(char *buf);
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    //소켓, timeout값, fd_set값 등을 저장할 변수 선언
    int serv_sock, clnt_sock;
    struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
    struct timeval timeout;
    fd_set reads, cpy_reads;
    socklen_t adr_sz;
    int fd_max, str_len, fd_num, i;
    char buf[BUF_SIZE];
 
    //입력 포맷이 맞지 않으면 오류 출력 후 종료
    if(argc!=2) {
        printf("Usage : %s <port>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }
 
    //서버의 소켓을 생성
    serv_sock=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    
    //서버의 주소정보를 저장, 이때 네트워크 바이트 순서로 저장한다
    memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
    serv_adr.sin_family=AF_INET;
    serv_adr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
    serv_adr.sin_port=htons(atoi(argv[1]));
    
    //bind 함수를 통해 소켓에 서버의 주소정보를 할당
    if(bind(serv_sock, (struct sockaddr*) &serv_adr, sizeof(serv_adr))==-1)
        error_handling("bind() error");
 
    //연결 대기 상태로 진입
    if(listen(serv_sock, 5)==-1)
        error_handling("listen() error");
 
    //fd_set형 변수 reads의 모든 비트를 0으로 초기화
    FD_ZERO(&reads);
    //소켓 디스크립터 정보를 등록
    FD_SET(serv_sock, &reads);
    //소켓의 번호를 저장
    fd_max=serv_sock;
 
    while(1) {
        cpy_reads=reads;
        //타임아웃 시간 설정
        timeout.tv_sec=5;
        timeout.tv_usec=5000;
        
        //소켓 포함 모든 파일디스크립터를 대상으로 '수신된 데이터의 존재여부' 검사
            //오류가 발생했다면
        if((fd_num=select(fd_max+1, &cpy_reads, 0, 0, &timeout))==-1) {
            break;
        }
            //Timeout이 발생했다면
        if(fd_num==0) {
            continue;
        }
            //변화가 발생했다면
        for(i=0; i<fd_max+1; i++) {
            if(FD_ISSET(i, &cpy_reads)) {
                // 연결요청이 발생했다면
                if(i==serv_sock) {
                    //연결요청 수락    
                    adr_sz=sizeof(clnt_adr);
                    clnt_sock=accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_adr, &adr_sz);
                    
                    //해당 연결을 감시하도록 FD_SET을 통해 설정
                    FD_SET(clnt_sock, &reads);
                    //연결을 통해 clnt_sock 값이 증가했다면 fd_max 재설정
                    //(연결종료 된 클라이언트 < 새로 연결된 클라이언트)이라면 
                    if(fd_max<clnt_sock)
                        fd_max=clnt_sock;
                    printf("connected client: %d \n", clnt_sock);
                }
                else {
                    //메세지를 읽어들임   
                    str_len=read(i, buf, BUF_SIZE);
                    //종료 요청이 왔다면 연결 종료, fd_set값 초기화, 해당 소켓 종료
                    if(str_len==0) {    
                        FD_CLR(i, &reads);
                        close(i);
                        printf("closed client: %d \n", i);
                    }
                    //메세지가 왔다면
                    else {
                        //write(i, buf, str_len);    // echo!
                        //메세지를 모든 사람에게 전송 (4가 첫번째 소켓)
                        for(int j=4; j < fd_max + 1; j++) { 
                            write(j, buf, str_len);
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
    close(serv_sock);
    return 0;
}
 
void error_handling(char *buf) {
    fputs(buf, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}

아래는 Multiprocessing 클라이언트를 수정한 채팅 클라이언트 코드입니다.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
 
#define BUF_SIZE 100
#define NAME_SIZE 20
 
void error_handling(char *message);
void read_routine(int sock, char *buf);
void write_routine(int sock, char *buf);
 
char name[NAME_SIZE] = "[NULL]";
char buf[BUF_SIZE];
 
int main(int argc, char *argv[]) {
    //소켓, pid값 등을 저장할 변수선언
    int sock;
    pid_t pid;
    char buf[BUF_SIZE];
    struct sockaddr_in serv_adr;
    
    //입력 포맷이 맞지 않으면 오류 출력 후 종료
    if(argc!=4) {    
        printf("Usage : %s <IP> <port> <name>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }
    //데이터를 형식에 맞추어 쓰드록 지정
    sprintf(name, "[%s]", argv[3]);
 
    //클라이언트 소켓 설정
    sock=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
    memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
    serv_adr.sin_family=AF_INET;
    serv_adr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
    serv_adr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));
    
    //connect함수를 통해 서버와 연결 시도
    if(connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr))==-1)
        error_handling("connect() error!");
 
    //fork 함수를 통해 입력, 출력을 처리하는 프로세스를 각각 만듦 
    pid=fork();
    if(pid==0)
        write_routine(sock, buf);
    else 
        read_routine(sock, buf);
 
    close(sock);
    return 0;
}
 
//서버로부터 메세지를 읽어들이는 함수
void read_routine(int sock, char *buf) {
    char total_msg[NAME_SIZE + BUF_SIZE];
    while(1) {
        //서버로부터 메세지를 읽어들임
        int str_len=read(sock, total_msg, NAME_SIZE + BUF_SIZE);
        
        //close를 받았다면 종료
        if(str_len==0)
            return;
 
        //데이터 출력
        total_msg[str_len]=0;
        fputs(total_msg, stdout);
        //printf("Message from server: %s", buf);
    }
}
 
//서버로 메세지를 전송하는 함수
void write_routine(int sock, char *buf) {
    char total_msg[NAME_SIZE + BUF_SIZE];
    while(1) {
        //입력값을 받아들임
        fgets(buf, BUF_SIZE, stdin);
        
        //만약 'q'나 'Q' 문자가 입력되면 종료 
        if(!strcmp(buf,"q\n") || !strcmp(buf,"Q\n")) {    
            shutdown(sock, SHUT_WR);
            return;
        }
        
        //데이터를 형식에 맞추어 쓰드록 지정
        sprintf(total_msg, "%s %s", name, buf);
        
        //서버로 입력한 데이터 전송
        write(sock, total_msg, strlen(total_msg));
    }
}
 
void error_handling(char *message) {
    fputs(message, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}