これは usockets を使った Common Lisp での TCP/IP と UDP/IP の client/server プログラミングの短いガイドです。
TCP/IP
いつものように、quicklisp を使って usocket をロードします。
(ql:quickload "usocket")
ここでサーバーを作成する必要があります。呼び出す必要がある主要な関数は2つあります。usocket:socket-listen と usocket:socket-accept です。
usocket:socket-listen はポートにバインドして待ち受けます。これはソケットオブジェクトを返します。受け付ける接続が来るまで、このオブジェクトで待つ必要があります。そこで usocket:socket-accept が登場します。これはブロッキング呼び出しで、接続が作られたときにだけ返ります。その接続に固有の新しいソケットオブジェクトを返します。その後、その接続を使ってクライアントと通信できます。
では、自分のミスによって直面した問題は何だったでしょうか。
ミス1 - 最初、socket-accept はストリームオブジェクトを返すと思っていました。違います……。これはソケットオブジェクトを返します。振り返ればそれが正しく、自分のミスで時間を失いました。ソケットに書き込みたいなら、この新しいソケットから対応するストリームを実際に取得する必要があります。ソケットオブジェクトにはストリームスロットがあり、それを明示的に使う必要があります。どうやってそれを知るのでしょうか。(describe connection) が助けになります。
ミス2 - 新しいソケットとサーバーのソケットの両方を閉じる必要があります。これもまたかなり明白ですが、最初のコードでは接続だけを閉じていたため、ソケットが使用中という問題に何度も遭遇しました。もちろん、待ち受けるときにソケットを再利用するという選択肢もあります。
これらのミスを乗り越えれば、残りはかなり簡単です。接続とサーバーのソケットを閉じれば、それで完了です。
(defun create-server (port)
(let* ((socket (usocket:socket-listen "127.0.0.1" port))
(connection (usocket:socket-accept socket :element-type
'character)))
(unwind-protect
(progn
(format (usocket:socket-stream connection)
"Hello World~%")
(force-output (usocket:socket-stream connection)))
(progn
(format t "Closing sockets~%")
(usocket:socket-close connection)
(usocket:socket-close socket)))))
次はクライアントです。この部分は簡単です。サーバー port に接続するだけで、サーバーから読めるはずです。ここで私が犯した唯一のばかげたミスは、read-line ではなく read を使ったことでした。そのため、サーバーから “Hello” だけが見えていました。散歩に出て戻ってきてから問題を見つけ、修正しました。
(defun create-client (port)
(usocket:with-client-socket (socket stream "127.0.0.1" port
:element-type 'character)
(unwind-protect
(progn
(usocket:wait-for-input socket)
(format t "Input is: ~a~%" (read-line stream)))
(usocket:socket-close socket))))
では、これをどう実行するのでしょうか。REPL が2つ必要です。1つはサーバー用、もう1つはクライアント用です。両方の REPL でこのファイルをロードします。最初の REPL でサーバーを作成します。
(create-server 12321)
これで、2つ目の REPL でクライアントを実行する準備ができました。
(create-client 12321)
Voilà! 2つ目の REPL に “Hello World” が表示されるはずです。
UDP/IP
プロトコルとして、UDP はコネクションレスです。そのため、接続をバインドして受け付けるという概念はありません。代わりに socket-connect だけを行いますが、特定のポートでデータを待つ UDP ソケットを作るために、特定のパラメータの組を渡します。
では、自分のミスによって直面した問題は何だったでしょうか。
ミス1 - TCP と違い、socket-connect にホストとポートを渡しません。それを行うと、パケットを送信したいと示していることになります。代わりに nil を渡しますが、データを受け取りたいアドレスとポートに :local-host と :local-port を設定します。この部分を理解するには少し時間がかかりました。ドキュメントがそれを扱っていなかったからです。代わりに blackthorn-engine-3d のコードを少し読むことが大いに助けになりました。
また、UDP はコネクションレスなので、誰でもいつでもデータを送れます。そのため、どのホスト／ポートからデータを受け取ったのかを知る必要があります。そうすれば、そこへ応答できます。そのため、socket-receive に複数の値を束縛し、それらの値を使って通信相手の「クライアント」へデータを送り返します。
(defun create-server (port buffer)
(let* ((socket (usocket:socket-connect nil nil
:protocol :datagram
:element-type '(unsigned-byte 8)
:local-host "127.0.0.1"
:local-port port)))
(unwind-protect
(multiple-value-bind (buffer size client receive-port)
(usocket:socket-receive socket buffer 8)
(format t "~A~%" buffer)
(usocket:socket-send socket (reverse buffer) size
:port receive-port
:host client))
(usocket:socket-close socket))))
次は送信側／受信側です。この部分はかなり簡単です。ソケットを作成し、そこへデータを送信し、データを受け取ります。
(defun create-client (port buffer)
(let ((socket (usocket:socket-connect "127.0.0.1" port
:protocol :datagram
:element-type '(unsigned-byte 8))))
(unwind-protect
(progn
(format t "Sending data~%")
(replace buffer #(1 2 3 4 5 6 7 8))
(format t "Receiving data~%")
(usocket:socket-send socket buffer 8)
(usocket:socket-receive socket buffer 8)
(format t "~A~%" buffer))
(usocket:socket-close socket))))
では、これをどう実行するのでしょうか。ここでも REPL が2つ必要です。1つはサーバー用、もう1つはクライアント用です。両方の REPL でこのファイルをロードします。最初の REPL でサーバーを作成します。
(create-server 12321 (make-array 8 :element-type '(unsigned-byte 8)))
これで、2つ目の REPL でクライアントを実行する準備ができました。
(create-client 12321 (make-array 8 :element-type '(unsigned-byte 8)))
Voilà! 最初の REPL にはベクトル #(1 2 3 4 5 6 7 8) が表示され、2つ目には #(8 7 6 5 4 3 2 1) が表示されるはずです。
クレジット
このガイドはもともと shortsightedsid に由来します。
Page source: ja/sockets.md