implement minimum server and client

.gitignore

@@ -0,0 +1,2 @@
+bin/*
+build/*

Makefile

@@ -0,0 +1,47 @@
+CC := gcc
+CFLAGS := -std=c11 -Wall -Wextra -O2 -g -I src -MMD -MP
+LDFLAGS :=
+LDLIBS :=
+
+SRCDIR := src
+OBJDIR := build
+BINDIR := bin
+
+SRCS_SERVER := $(SRCDIR)/http_server.c $(SRCDIR)/http_request.c
+SRCS_CLIENT := $(SRCDIR)/client.c
+
+OBJS_SERVER := $(patsubst $(SRCDIR)/%.c,$(OBJDIR)/%.o,$(SRCS_SERVER))
+OBJS_CLIENT := $(patsubst $(SRCDIR)/%.c,$(OBJDIR)/%.o,$(SRCS_CLIENT))
+
+TARGET_SERVER := $(BINDIR)/http_server
+TARGET_CLIENT := $(BINDIR)/http_client
+
+DEPS := $(OBJS_SERVER:.o=.d) $(OBJS_CLIENT:.o=.d)
+
+.PHONY: all clean
+
+all: $(TARGET_SERVER) $(TARGET_CLIENT)
+
+# create bin and build dirs as order-only prerequisites
+$(BINDIR):
+	mkdir -p $(BINDIR)
+
+$(OBJDIR):
+	mkdir -p $(OBJDIR)
+
+# pattern rule to compile .c -> build/%.o
+$(OBJDIR)/%.o: $(SRCDIR)/%.c | $(OBJDIR)
+	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
+
+# link targets
+$(TARGET_SERVER): $(OBJS_SERVER) | $(BINDIR)
+	$(CC) $(LDFLAGS) $^ $(LDLIBS) -o $@
+
+$(TARGET_CLIENT): $(OBJS_CLIENT) | $(BINDIR)
+	$(CC) $(LDFLAGS) $^ $(LDLIBS) -o $@
+
+# include dependency files if present
+-include $(DEPS)
+
+clean:
+	rm -rf $(BINDIR) $(OBJDIR)

memo.md

@@ -0,0 +1,86 @@
+# 📝課題: C言語 + system callでHTTP Serverを作ってみよう
+```
+GET /calc?query=2+10 HTTP/1.1
+```
+に対して
+```
+HTTP/1.1 200 OK
+Content-Length: 2
+
+12
+```
+
+を返すようなもの
+## ヒント
+- manを使う
+- system callのエラーは必ず対処する
+- メモリは動的に確保しよう
+- クライアントとサーバーの処理が別で必要
+
+## 余力があれば挑戦するとよいこと
+- IPv4+v6両対応
+- CPU性能を最大限活用できるようにする
+- non-blocking化
+- マルチスレッド化
+- 通信タイムアウトの設定
+- SSL対応
+- signalを受け取ったら全コネクションが正常終了するようにする
+
+
+
+### 自分の実装計画
+
+まず1プロセスで単純なHTTPサーバーを作る。
+- socket, bind, listen, acceptで通信確立
+- request lineの解析
+- headerの解析
+- bobyから計算
+
+時間があったら...
+CI/CDをちゃんと設定する
+→次にワーカープロセスを使った実装
+→次にマルチスレッド
+→次にepollによる実装
+
+## 調べたものメモ
+
+### bind(2)
+addrをsocketのfdに結び付ける
+0: success
+-1: error
+
+sockaddr_in構造体=ポート番号
+
+### HTTP形式
+HTTPリクエストは、以下の3つの要素で構成される。
+
+- リクエスト行
+- ヘッダーフィールド
+- ボディ
+ヘッダーフィールド、ボディは省略可能。
+ヘッダーフィールドとボディの間は、空行を１行挟む。
+
+https://qiita.com/gunso/items/94c1ce1e53c282bc8d2f#2http%E3%83%AA%E3%82%AF%E3%82%A8%E3%82%B9%E3%83%88%E3%81%AE%E6%A7%8B%E6%88%90
+
+
+
+- リクエスト行
+
+POST /index.html HTTP/1.0
+
+みたいにスペースで区切られる
+
+
+
+- headerフィールド
+フィールド名：valueの形式
+
+---
+HTTPレスポンスは、以下の3つの要素で構成される。
+
+ステータス行
+ヘッダーフィールド
+ボディ
+
+### C10k問題
+プロセス作れる数の限界UNIX系ではプロセス数が~32767, 16bit=2^16

src/client.c

@@ -0,0 +1,69 @@
+#define _GNU_SOURCE
+#include <errno.h>
+#include <netdb.h>
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <sys/socket.h>
+#include <sys/types.h>
+#include <unistd.h>
+
+#define SERVER_ADDR "127.0.0.1"
+#define SERVER_PORT "8090"
+
+int main() {
+    struct addrinfo hints, *result, *res_p;
+    int err, client_fd = -1;
+
+    memset(&hints, 0, sizeof(struct addrinfo));
+    hints.ai_family = AF_INET;        // IPv4
+    hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;  // TCP
+
+    err = getaddrinfo(SERVER_ADDR, SERVER_PORT, &hints, &result);
+    if (err != 0) {
+        fprintf(stderr, "getaddrinfo: %s\n", gai_strerror(err));
+        exit(EXIT_FAILURE);
+    }
+
+    for (res_p = result; res_p; res_p = res_p->ai_next) {
+        client_fd = socket(res_p->ai_family, res_p->ai_socktype, res_p->ai_protocol);
+        if (client_fd < 0) {
+            fprintf(stderr, "create socket failed: %s (errno=%d)\n", strerror(errno), errno);
+            continue;
+        }
+
+        if (connect(client_fd, res_p->ai_addr, res_p->ai_addrlen) < 0) {
+            fprintf(stderr, "create connection failed: %s (errno=%d)\n", strerror(errno), errno);
+            continue;
+        }
+        // connect成功
+        break;
+    }
+    if (client_fd < 0) {
+        printf("create connection error");
+        exit(EXIT_FAILURE);
+    }
+    freeaddrinfo(result);
+
+    // http requestの書き込み
+    //
+    char request[512];
+    int request_len = snprintf(request, sizeof(request),
+                               "GET /calc?query=12+24 HTTP/1.1\r\n"
+                               "Host: %s:%s\r\n"
+                               "User-Agent: simple-c-http-client/1.0\r\n"
+                               "Connection: close\r\n"
+                               "\r\n",
+                               SERVER_ADDR, SERVER_PORT);
+    send(client_fd, request, request_len, 0);  // TODO: 0以外のflagの挙動を調べる
+
+    // http responseの読み取り
+    // TODO: Status line, header, bodyをちゃんと読み取るようにする
+    int BUF_SIZE = 500;
+    char buf[BUF_SIZE];
+    int response_len = recv(client_fd, buf, BUF_SIZE, 0);  // BUF_SIZEより大きいと動かない
+    buf[response_len] = '\0';
+
+    close(client_fd);
+    printf("%s", buf);
+}

src/http_request.c

@@ -0,0 +1,171 @@
+#include "http_request.h"
+
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+
+int parse_and_calc(char* calc_query, int* res) {
+    // calc_queryはquery=2+3の形式
+    char* p = strchr(calc_query, '=');
+    if (strncmp(calc_query, "query", p - calc_query) != 0) {
+        return -1;
+    }
+    ++p;
+    // TODO: 2+3の部分。本当はもっとちゃんとやる必要があるが後で
+    char* end;
+    int val1 = strtol(p, &end, 10);
+    ++end;
+    int val2 = strtol(end, &end, 10);
+    *res = val1 + val2;
+    return 0;
+}
+
+struct HTTPHeaderField* read_header_field(FILE* in) {
+    char buf[256];
+    char* p;
+    p = fgets(buf, sizeof(buf), in);
+    if (p == NULL) {
+        exit(EXIT_FAILURE);
+    }
+    if (strlen(buf) <= 2) {
+        return NULL;
+    }
+
+    struct HTTPHeaderField* ret;
+    ret = malloc(sizeof(*ret));
+    p = strchr(buf, ':');
+    *p = '\0';
+    // :の後の半角スペースをスキップ
+    p += 2;
+    ret->field = malloc(strlen(buf) + 1);
+    strcpy(ret->field, buf);
+    // value
+    ret->value = malloc(strlen(p) + 1);
+    strcpy(ret->value, p);
+
+    ret->next = NULL;
+    return ret;
+}
+
+struct HTTPRequest* parse_request(FILE* in) {
+    // 戻り値にするためheap上に確保してポインタを返す
+    struct HTTPRequest* req;
+    req = malloc(sizeof(struct HTTPRequest));
+
+    // read request line
+    int MAX_STR_LEN = 300;
+    char buf[MAX_STR_LEN];
+    char* err = fgets(buf, MAX_STR_LEN, in);
+    if (err == NULL) {
+        return NULL;
+    }
+    char *method_end, *uri_end;
+
+    // read method
+    method_end = strchr(buf, ' ');
+    *method_end = '\0';
+    req->method = malloc(strlen(buf) + 1);
+    strcpy(req->method, buf);
+    char* uri = ++method_end;
+
+    // read uri
+    uri_end = strchr(uri, ' ');
+    *uri_end = '\0';
+    req->uri = malloc(strlen(uri) + 1);
+    strcpy(req->uri, uri);
+    char* http_ver = ++uri_end;
+
+    // read http_ver
+    req->http_ver = malloc(strlen(http_ver) + 1);
+    strcpy(req->http_ver, http_ver);
+
+    // Request headerの処理
+    req->header = read_header_field(in);
+    struct HTTPHeaderField *tail = req->header, *node;
+    // 後続にbodyがあるか
+    long long content_length = -1;
+    while ((node = read_header_field(in)) != NULL) {
+        if (strcmp(node->field, "Content-Length") == 0) {
+            char* end;
+            content_length = strtol(tail->value, &end, 10);
+        }
+        tail->next = node;
+        tail = node;
+    }
+
+    // Request bodyの処理
+    if (content_length < 0) {
+        req->body = NULL;
+        return req;
+    }
+
+    req->body = malloc(content_length);
+    int num = fread(req->body, content_length, 1, in);
+    if (num < content_length * 1) {
+        fprintf(stderr, "parse request body faild");
+    }
+    return req;
+}
+
+void free_request(struct HTTPRequest* req) {
+    struct HTTPHeaderField *node, *tail;
+
+    tail = req->header;
+    while (tail) {
+        node = tail;
+        tail = tail->next;
+        free(node->field);
+        free(node->value);
+        free(node);
+    }
+    free(req->method);
+    free(req->uri);
+    free(req->body);
+    free(req);
+}
+
+void hundle_http_req(FILE* in, FILE* out) {
+    struct HTTPRequest* http_req = parse_request(in);
+
+    // -------- debug
+    printf("%s%s%s", http_req->method, http_req->uri, http_req->http_ver);
+    struct HTTPHeaderField* node = http_req->header;
+    while (node != NULL) {
+        printf("%s: %s", node->field, node->value);
+        node = node->next;
+    }
+    if (http_req->body != NULL) printf("%s", http_req->body);
+    // -------- debug
+
+    char* query_param;
+    query_param = strchr(http_req->uri, '?');
+
+    // pathが正しいか
+    if (strncmp(http_req->uri, "/calc", query_param - http_req->uri) != 0) {
+        // TODO: resource not found errorのresponseを返す。
+    }
+    ++query_param;
+
+    int calc_result;
+    if (parse_and_calc(query_param, &calc_result) < 0) {
+        // TODO: 入力が不正エラーのresponseを返す。
+    }
+    free_request(http_req);
+
+    char body[64];
+    int body_len = snprintf(body, sizeof(body), "%d\n", calc_result);
+    // output streamに書き込む
+    fprintf(out,
+            "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
+            "Content-Length: %d\r\n"
+            "\r\n"
+            "%s",
+            body_len, body);
+    // debug
+    printf(
+        "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
+        "Content-Length: %d\r\n"
+        "\r\n"
+        "%s",
+        body_len, body);
+}

src/http_request.h

@@ -0,0 +1,17 @@
+#include <stdio.h>
+
+struct HTTPRequest {
+    char* http_ver;
+    char* method;
+    char* uri;
+    struct HTTPHeaderField* header;
+    char* body;
+};
+
+struct HTTPHeaderField {
+    char* field;
+    char* value;
+    struct HTTPHeaderField* next;
+};
+
+void hundle_http_req(FILE* http_req, FILE* http_res);