PHP를 이용한 다중 연결 소켓 통신 (2)

이진우

프리랜서
프로그래머

            
          

차례
1. 소개
2. SELECT
2.1. socket_select() 함수
3. 프로그램 작성
3.1. 서버 만들기
3.2. 클라이언트 만들기
3.3. 실행하기
4. 결론

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1. 소개

저번강좌(PHP를 이용한 다중 연결 소켓 통신 (1))에 간단한 서버/클라이언트 프로그램을 만들어 보았습니다. 하지만 이것은 많은 부분이 부족하다는 생각들을 하셨을껍니다.

오늘 시간에는 socket_select() 함수를 통해서 다중의 클라이언트 요청을 처리하는 프로그램을 짜 보겠습니다.

2. SELECT

저번강좌(PHP를 이용한 다중 연결 소켓 통신 (1))의 server.php 에서 

while($cSock = socket_accept($sSock))
{
    $date = date("Y/m/d H:i:s");
    socket_write($cSock, $date);
    socket_close($cSock);
}

위코드는 클라이언트 소켓이 접속하기를 대기하는 동작입니다. 하지만 socket_accept()함수는 호출된뒤에 소켓연결 요청이 들어오면 요청 처리를 하게 됩니다. 프로그램 상에선 메시지를 전송하고 곧바로 클라이언트와 소켓을 종료하고 다시 accept 상태(blocking모드)로 전환되는 형태입니다.

이와같은 경우는 접속된 클라이언트와 소켓 접속이 반드시 끊어져야(아니면 당연히 끊어야 한다던지) 다른 클라이언트의 접속을 처리 할수 있습니다. 하지만 불규칙 적으로 클라이언트가 서버에 요청(소켓접속이 아님)을 하는 상황이라면 문제가 될것이 자명 합니다.

이와 같은 상황을 처리 하기 위해서 다량의 socket묶음을 동시에 감시하는 SELECT가 있습니다. PHP에서는 socket_select() 함수가 바로 그것입니다.

2.1. socket_select() 함수

int socket_select ( resource &read, resource &write, resource &except, int tv_sec [, int tv_usec] )

read 인자에는 읽기 이벤트를 감시할 Socket Array가 참조됩니다. socket_select() 함수는 Array 묶음으로 들어오는 소켓들을 감시하다가 이벤트가 발생하면 해당인자를 읽기 이벤트가 발생한 Socket Array로 변환하고 Blocking 상태가 해제 됩니다.

write 인자역시 read 인자와 같은 역할로 쓰기 이벤트가 발생할시에 사용된다.(하지만. -_- 어디에 필요하단 말인가. 본인은 이부분이 이해가 잘 안간다. 혹시 알고있다면 알려주기 바란다. except 역시 본인이 사용법을 알아내지 못했다.)

중요한 인자인 tv_sec는 select가 block 모드로 대기하고 있는 timeout을 설정합니다. 이것을 유용하게 이용하면 일정간격으로 어떠한 작업을 수행하는것도 가능합니다. NULL로 설정하면 timeout없이 대기 합니다.

3. 프로그램 작성

전장에서 select 함수에 대해 몇가지를 알아 보았습니다. 부족하지만 사용하기엔 크게 문제가 없을 것입니다.

오늘 작성한 프로그램은 저번강좌(PHP를 이용한 다중 연결 소켓 통신 (1)) 에서 작성한 프로그램과 기능은 같지만 약간 복잡한 형태입니다.

서버소켓을 생성한뒤에 클라이언트를 대기하고, 클라이언트가 접속하면 클라이언트 소켓을 클라이언트 소켓 묶음으로 저장한뒤에 감시합니다. 새로운 클라이언트가 접속하면 다시 클라이언트 묶음에 저장하고 감시를 반복하며, 클라이언트에서 time라는 메시지를 수신하면 현재 시간을 바로 송신하고, quit라는 메시지를 수신하면 클라이언트와 접속을 끊습니다.

3.1. 서버 만들기

시작코드는 저번 강좌와 많이 비슷합니다. 다만 무한 루프를 돌면서 서버 소켓과 클라이언트 소켓 묶음을 Array로 생성하여 select의 Read 이벤트를 감시합니다. 
...
while(1)
{
    $sockArr = array_merge(array($sSock), $cSock);
    if(socket_select($sockArr, $tWrite = NULL, $tExcept = NULL, _TIMEOUT) > 0)
    {
        ... (1)
    }
}
...
Write 이벤트와 Except 이벤트는 무시하기 위해서 NULL 처리 되었습니다. timeout은 주어졌지만 본 프로그램에선 크게 의미 없는 상황입니다.

위 코드중 socket_select()에서 이벤트가 발생되면 $sockArr 변수에 리턴된 Array를 (1)에서 분석합니다. 
        ...
        foreach($sockArr as $sock)
        {
            if($sock == $sSock)
            {
                ... // (2)
            }else
            {
                ... // (3)
            }
        }
        ...
서버 소켓에 클라이언트가 접속을 요청했을때 $sockArr에 서버 소켓이 리턴됩니다. 그리하여 (2)에서 클라이언트 소켓을 socket_accept()함수로 접속을 허용합니다.

만약 리턴된 소켓이 서버 소켓이 아니라면 클라이언트와 통신중인 소켓입니다. 당연하겠죠. array_merge(array($sSock), $cSock) 로 서버 소켓과 클라이언트 소멧만을 merge했으니까요.

(3)에서는 클라이언트에서 보내는 정보를 읽어들이고 이를 분석해서 처리 하는 부분이 들어 갑니다. 유의해서 봐야 할 부분은 
                $buf = socket_read($sock, 4096);

                // 접속 종료
                if(!$buf)
                {
                }
                // 메시지 수신 이벤트
                else
                {
                }
$buf 의 내용이 없을때 클라이언트가 접속을 종료함을 의미 한다는 것입니다.

자 그럼 이제 실제 코드를 보겠습니다. 

#!/home/dimeclub/www/bin/php/php -q
<?php
set_time_limit(0);

define("_IP",    "111.222.333.12");
define("_PORT",  "65000");
define("_TIMEOUT", 10);


$cSock = array();
$cInfo = array();
$sSock = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);

socket_bind($sSock, _IP, _PORT);
socket_listen($sSock);

while(1)
{
    $sockArr = array_merge(array($sSock), $cSock);
    if(socket_select($sockArr, $tWrite = NULL, $tExcept = NULL, _TIMEOUT) > 0)
    {
        foreach($sockArr as $sock)
        {
            // Listen 하고 있는 서버 소켓일 경우
            // 새로운 클라이언트의 접속을 의미
            if($sock == $sSock)
            {
                $tSock = socket_accept($sSock);

                socket_getpeername($tSock, $sockIp, $sockPort);

                $cSock[$tSock] = $tSock;
                $cInfo[$tSock] = array('ip'=>$sockIp, 'port'=>$sockPort);

                msg("client connect : ".$sockIp.":".$sockPort."\n");
            }
            // 클라이언트 접속해 있는 소켓중 하나일경우
            // 해당 클라이언트에서 이벤트가 발생함을 의미
            else
            {
                $buf = socket_read($sock, 4096);

                // 접속 종료
                if(!$buf)
                {
                    exceptSocket(&$cSock, &$cInfo, $sock);
                    msg("client connection broken : ".$sockIp.":".$sockPort."\n");
                }
                // 메시지 수신 이벤트
                else
                {
                    msg("recive data : ".$buf."\n");
                    $thisSockInfo = $cInfo[$sock];
                    $cmd = substr($buf, 0, 4);
                    switch($cmd)
                    {
                        // 시간전송
                        case "time":
                            msg("client(".$thisSockInfo['port'].") time data request\n");
                            socket_write($sock, date("Y/m/d H:i:s"));
                            break;

                        // 종료
                        case "quit":
                            msg("client(".$thisSockInfo['port'].") quit request\n");
                            socket_write($sock, "quit");
                            socket_close($sock);
                            exceptSocket(&$cSock, &$cInfo, $sock);
                            break;
                        default:
                            msg("client(".$thisSockInfo['port'].") invalid command $cmd\n");
                            break;
                    }
                }
            }
        }
    }
}

function exceptSocket(&$sockSet, &$infoSet, $sock)
{
    unset($sockSet[$sock]);
    unset($infoSet[$sock]);
    // array_merge 함수에서 error 발생을 막기위한 처리
    if(count($sockSet)==0)
    {
        $sockSet = array();
        $infoSet = array();
    }
}

function msg($msg)
{
    echo "SERVER >> ".$msg;
}
?>
server.php로 저장합니다. 역시 실행권한은 있어야 겠지요.

3.2. 클라이언트 만들기

클라이언트 역시 몇가지를 수정하여 쉘에서 사용자의 입력을 받아 들이도록 처리하였습니다.

클라이언트는 서버와 소켓을 연결한뒤 사용자의 키입력을 기다렸다 time을 입력시 서버에 time메시지를 전송하고 quit입력시 프로그램을 종료 합니다. PHP CGI를 이용해서 사용자 키입력을 받아들이는 역할은 아래 함수처럼 구현되었습니다. 
function read_data()
{
    $in = fopen("php://stdin", "r");
    $in_string = fgets($in, 255);
    fclose($in);
    return $in_string;
}
fopen("php://stdin", "r") 로 원래 의미는 리눅스 시스템에서 fopen("/dev/stdin", "r"), fopen("/proc/self/fd/0", "r"), fopen("dev/fd/0", "r") 입니다. 표준입력을 받아들이는 역할로 사용자 키입력을 받아들이죠.

만약 표준출력 또는 표출에러 출력을 받아들이려면 fopen("php://stdout","r"), fopen("php://stderr", "r") 로 구현할수 있습니다.

클라이언트는 time 라는 서버에 시간 데이터를 요청하는 메시지와 quit 라는 종료 두 메시지를 제외하고는 나머지는 무시합니다. 코드상에는 invalid command (not send) 라고 출력하지만 그이상의 어떠한 행동도 하지 않고 무시해 버립니다. 

#!/home/dimeclub/www/bin/php/php -q
<?php
define("_IP",    "111.222.333.12");
define("_PORT",  "65000");

$sock      = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);
socket_connect($sock, _IP, _PORT);
msg("socket connect to "._IP.":"._PORT."\n");

while(1)
{
    msg("Enter command time or quit : ");

    // 사용자의 명령어를 입력받습니다.
    $stdin = ereg_replace("\n|\r", "", read_data());
    $stdin = substr($stdin, 0, 4);
    
    // time 또는 quit 메시지 말고는 무시 합니다.
    if($stdin == "time" || $stdin == "quit")
    {
        msg("Input command : ".$stdin."\n");
    }else
    {
        msg("invalid command (not send) : ".$stdin."\n");
        continue;
    }

    socket_write($sock, $stdin);
    $sMsg  = socket_read($sock, 4096);
    if(substr($sMsg, 0, 4) == 'quit')
    {
        socket_close($sock);
        exit;
    }else
    {
        msg("recived data : ".$sMsg."\n");
    }
}

// 표준입력을 받아 값을 리턴하는 함수
function read_data()
{
    $in = fopen("php://stdin", "r");
    $in_string = fgets($in, 255);
    fclose($in);
    return $in_string;
}

// 로그를 출력합니다. 디버그용
function msg($msg)
{
    echo "CLIENT >> ".$msg;
}
?>

특별히 난해한 부분은 없을꺼라 생각합니다. 역시 위 소스를 client.php로 저장하고 실행권한을 줍니다.

3.3. 실행하기

서버를 실행하고 클라이언트를 실행합니다. 클라이언트#1을 실행후 time 메시지를 날리면서 클라이언트#2 실행후 종료, 클라이언트#3 실행후 종료, 그리고 다시 클라이언트#1을 종료 하였습니다.

클라이언트#1 
#] ./client.php 
CLIENT >> socket connect to 111.222.333.12:65000
CLIENT >> Enter command time or quit : time
CLIENT >> Input command : time
CLIENT >> recived data : 2003/05/09 22:32:29
CLIENT >> Enter command time or quit : time
CLIENT >> Input command : time
CLIENT >> recived data : 2003/05/09 22:32:34
CLIENT >> Enter command time or quit : time
CLIENT >> Input command : time
CLIENT >> recived data : 2003/05/09 22:32:41
CLIENT >> Enter command time or quit : time
CLIENT >> Input command : time
CLIENT >> recived data : 2003/05/09 22:32:50
CLIENT >> Enter command time or quit : time
CLIENT >> Input command : time
CLIENT >> recived data : 2003/05/09 22:32:57
CLIENT >> Enter command time or quit : quit
CLIENT >> Input command : quit
#]

클라이언트#2,#3 
#] ./client.php 
CLIENT >> socket connect to 111.222.333.12:65000
CLIENT >> Enter command time or quit : time
CLIENT >> Input command : time
CLIENT >> recived data : 2003/05/09 22:32:31
CLIENT >> Enter command time or quit : quit
CLIENT >> Input command : quit
#] ./client.php 
CLIENT >> socket connect to 111.222.333.12:65000
CLIENT >> Enter command time or quit : time
CLIENT >> Input command : time
CLIENT >> recived data : 2003/05/09 22:32:47
CLIENT >> Enter command time or quit : quit
CLIENT >> Input command : quit
#]

같은 상황의 서버쪽 실행화면입니다. 

#] ./server.php 
SERVER >> client connect : 111.222.333.12:32850        -- (4)
SERVER >> client connect : 111.222.333.12:32868        -- (5)
SERVER >> recive data : time
SERVER >> client(32850) time data request
SERVER >> recive data : time
SERVER >> client(32868) time data request
SERVER >> recive data : time
SERVER >> client(32850) time data request
SERVER >> recive data : quit                          
SERVER >> client(32868) quit request                  -- (6)
SERVER >> recive data : time
SERVER >> client(32850) time data request
SERVER >> client connect : 111.222.333.12:32938        -- (7)
SERVER >> recive data : time
SERVER >> client(32938) time data request
SERVER >> recive data : time
SERVER >> client(32850) time data request
SERVER >> recive data : quit             
SERVER >> client(32938) quit request                  -- (8)
SERVER >> recive data : time
SERVER >> client(32850) time data request
SERVER >> recive data : quit
SERVER >> client(32850) quit request                  -- (9)

(4)에서 클라이언트포트 32850, (5)에서 32868 이렇게 두개의 클라이언트가 접속했습니다. 서버는 두개의 클라이언트에서 time 메시지를 수신하면서 동작하다 (6)에서 하나의 클라이언트가 접속을 종료하고 (7)에서 다시 하나의 클라이언트가 32938 클라이언트 포트로 다시 접속했습니다. 그리고 다시 time 메시지를 주고 받다 (8)에서 하나의 클라이언트가 퇴장하고 그리고 (9)에서 마지막 클라이언트 까지 종료 되었습니다.

32850, 32868 그리고 32938이 각각 클라이언트 #1, #2, #3 입니다.

4. 결론

오늘은 SELECT라는 함수를 이용한 다중 소켓 연결 서버를 만들어 보았습니다. SELECT는 간단한 구조에서 다중의 클라이언트를 받아들일수 있는 방법으로 이용됩니다. 또한 SELECT 기능은 단일소켓연결의 timeout 구현에도 사용할수 있는데 이것은 여러분들이 해보시기 바랍니다.

다음 강좌에서는 PHP의 Process Control Functions을 이용해서 Fork를 이용한 다중 연결 소켓 통신을 해보겠습니다.