학부 시절 시스템프로그래밍 시간에 소켓 통신에 대한 실습을 진행했었다. 면접 준비를 하며 복습을 하는데 기억이 안 나는 부분이 많아 다시 정리를 해보려고 한다. 리눅스 환경(Mac OS)과 C 언어로 작성을 하였으며 소스 코드는 좋은 코딩님의 블로그를 참조하였다. 링크는 레퍼런스에 달아놓음 ㅎㅎ

소켓 통신 과정 설계

연결 대기

연결

Client의 connect() 메서드와 Server의 accept() 메서드로 소켓이 연결된다.

이 때, 3 way handshake 기법을 사용한다.

데이터 송수신

연결 종료

1. 클라이언트 측에서 소켓 연결을 해제 한다는 FIN 보냄
2. 서버에서 알겠다는 ACK 보냄
3. 기존 클라이언트 측에서 요청한 사항들을 모두 처리한 후 완료 플래그로 FIN을 보냄
4. 서버에서 알겠다는 ACK 보냄

서버

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<pthread.h>
#include<time.h>
 
#define BUF_SIZE 100
#define MAX_CLNT 100
#define MAX_IP 30
 
void * handle_clnt(void *arg);
void send_msg(char *msg, int len);
void error_handling(char *msg);
char* serverState(int count);
void menu(char port[]);
 
 
/****************************/
 
int clnt_cnt=0;
int clnt_socks[MAX_CLNT];
pthread_mutex_t mutx;
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    int serv_sock, clnt_sock;
    struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
    int clnt_adr_sz;
    pthread_t t_id;
 
    /** time log **/
    struct tm *t;
    time_t timer = time(NULL);
    t=localtime(&timer);
 
    if (argc != 2)
    {
        printf(" Usage : %s <port>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }
 
    menu(argv[1]);
 
    pthread_mutex_init(&mutx, NULL);
    serv_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=htonl(INADDR_ANY);
    serv_adr.sin_port=htons(atoi(argv[1]));
 
    if (bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr))==-1)
        error_handling("bind() error");
    if (listen(serv_sock, 5)==-1)
        error_handling("listen() error");
 
    while(1)
    {
        t=localtime(&timer);
        clnt_adr_sz=sizeof(clnt_adr);
        clnt_sock=accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_adr, &clnt_adr_sz);
 
        pthread_mutex_lock(&mutx);
        clnt_socks[clnt_cnt++]=clnt_sock;
        pthread_mutex_unlock(&mutx);
 
        pthread_create(&t_id, NULL, handle_clnt, (void*)&clnt_sock);
        pthread_detach(t_id);
        printf(" Connceted client IP : %s ", inet_ntoa(clnt_adr.sin_addr));
        printf("(%d-%d-%d %d:%d)\n", t->tm_year+1900, t->tm_mon+1, t->tm_mday,
        t->tm_hour, t->tm_min);
        printf(" chatter (%d/100)\n", clnt_cnt);
    }
    close(serv_sock);
    return 0;
}
 
void *handle_clnt(void *arg)
{
    int clnt_sock=*((int*)arg);
    int str_len=0, i;
    char msg[BUF_SIZE];
 
    while((str_len=read(clnt_sock, msg, sizeof(msg)))!=0)
        send_msg(msg, str_len);
 
    // remove disconnected client
    pthread_mutex_lock(&mutx);
    for (i=0; i<clnt_cnt; i++)
    {
        if (clnt_sock==clnt_socks[i])
        {
            while(i++<clnt_cnt-1)
                clnt_socks[i]=clnt_socks[i+1];
            break;
        }
    }
    clnt_cnt--;
    pthread_mutex_unlock(&mutx);
    close(clnt_sock);
    return NULL;
}
 
void send_msg(char* msg, int len)
{
    int i;
    pthread_mutex_lock(&mutx);
    for (i=0; i<clnt_cnt; i++)
        write(clnt_socks[i], msg, len);
    pthread_mutex_unlock(&mutx);
}
 
void error_handling(char *msg)
{
    fputs(msg, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}
 
char* serverState(int count)
{
    char* stateMsg = malloc(sizeof(char) * 20);
    strcpy(stateMsg ,"None");
    
    if (count < 5)
        strcpy(stateMsg, "Good");
    else
        strcpy(stateMsg, "Bad");
    
    return stateMsg;
}        
 
void menu(char port[])
{
    system("clear");
    printf(" **** moon/sun chat server ****\n");
    printf(" server port    : %s\n", port);
    printf(" server state   : %s\n", serverState(clnt_cnt));
    printf(" max connection : %d\n", MAX_CLNT);
    printf(" ****          Log         ****\n\n");
}

클라이언트

/**    chat_client **/
 
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/socket.h>
#include<pthread.h>
#include<time.h>
 
#define BUF_SIZE 100
#define NORMAL_SIZE 20
 
void* send_msg(void* arg);
void* recv_msg(void* arg);
void error_handling(char* msg);
 
void menu();
void changeName();
void menuOptions(); 
 
char name[NORMAL_SIZE]="[DEFALT]";     // name
char msg_form[NORMAL_SIZE];            // msg form
char serv_time[NORMAL_SIZE];        // server time
char msg[BUF_SIZE];                    // msg
char serv_port[NORMAL_SIZE];        // server port number
char clnt_ip[NORMAL_SIZE];            // client ip address
 
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    int sock;
    struct sockaddr_in serv_addr;
    pthread_t snd_thread, rcv_thread;
    void* thread_return;
 
    if (argc!=4)
    {
        printf(" Usage : %s <ip> <port> <name>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }
 
    /** local time **/
    struct tm *t;
    time_t timer = time(NULL);
    t=localtime(&timer);
    sprintf(serv_time, "%d-%d-%d %d:%d", t->tm_year+1900, t->tm_mon+1, t->tm_mday, t->tm_hour,
    t->tm_min);
 
    sprintf(name, "[%s]", argv[3]);
    sprintf(clnt_ip, "%s", argv[1]);
    sprintf(serv_port, "%s", argv[2]);
    sock=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family=AF_INET;
    serv_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
    serv_addr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));
 
    if (connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr))==-1)
        error_handling(" conncet() error");
 
    /** call menu **/
    menu();
 
    pthread_create(&snd_thread, NULL, send_msg, (void*)&sock);
    pthread_create(&rcv_thread, NULL, recv_msg, (void*)&sock);
    pthread_join(snd_thread, &thread_return);
    pthread_join(rcv_thread, &thread_return);
    close(sock);
    return 0;
}
 
void* send_msg(void* arg)
{
    int sock=*((int*)arg);
    char name_msg[NORMAL_SIZE+BUF_SIZE];
    char myInfo[BUF_SIZE];
    char* who = NULL;
    char temp[BUF_SIZE];
 
    /** send join messge **/
    printf(" >> join the chat !! \n");
    sprintf(myInfo, "%s's join. IP_%s\n",name , clnt_ip);
    write(sock, myInfo, strlen(myInfo));
 
    while(1)
    {
        fgets(msg, BUF_SIZE, stdin);
 
        // menu_mode command -> !menu
        if (!strcmp(msg, "!menu\n"))
        {
            menuOptions();
            continue;
        }
 
        else if (!strcmp(msg, "q\n") || !strcmp(msg, "Q\n"))
        {
            close(sock);
            exit(0);
        }
 
        // send message
        sprintf(name_msg, "%s %s", name,msg);
        write(sock, name_msg, strlen(name_msg));
    }
    return NULL;
}
 
void* recv_msg(void* arg)
{
    int sock=*((int*)arg);
    char name_msg[NORMAL_SIZE+BUF_SIZE];
    int str_len;
 
    while(1)
    {
        str_len=read(sock, name_msg, NORMAL_SIZE+BUF_SIZE-1);
        if (str_len==-1)
            return (void*)-1;
        name_msg[str_len]=0;
        fputs(name_msg, stdout);
    }
    return NULL;
}
 
 
void menuOptions() 
{
    int select;
    // print menu
    printf("\n\t**** menu mode ****\n");
    printf("\t1. change name\n");
    printf("\t2. clear/update\n\n");
    printf("\tthe other key is cancel");
    printf("\n\t*******************");
    printf("\n\t>> ");
    scanf("%d", &select);
    getchar();
    switch(select)
    {
        // change user name
        case 1:
        changeName();
        break;
 
        // console update(time, clear chatting log)
        case 2:
        menu();
        break;
 
        // menu error
        default:
        printf("\tcancel.");
        break;
    }
}
 
 
/** change user name **/
void changeName()
{
    char nameTemp[100];
    printf("\n\tInput new name -> ");
    scanf("%s", nameTemp);
    sprintf(name, "[%s]", nameTemp);
    printf("\n\tComplete.\n\n");
}
 
void menu()
{
    system("clear");
    printf(" **** moon/sum chatting client ****\n");
    printf(" server port : %s \n", serv_port);
    printf(" client IP   : %s \n", clnt_ip);
    printf(" chat name   : %s \n", name);
    printf(" server time : %s \n", serv_time);
    printf(" ************* menu ***************\n");
    printf(" if you want to select menu -> !menu\n");
    printf(" 1. change name\n");
    printf(" 2. clear/update\n");
    printf(" **********************************\n");
    printf(" Exit -> q & Q\n\n");
}    
 
void error_handling(char* msg)
{
    fputs(msg, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}

참조

https://good-coding.tistory.com/17
https://velog.io/@emplam27/CS-그림으로-알아보는-네트워크-소켓-프로그래밍과-Handshaking