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poll(2) システムコールは select() と同じ機能を持っており、まばらなファイルディスクリプタ集合を監視する場合にいくらか効率がよい。現在では広く利用可能であるが、以前は select() より移植性の面で劣っていた。

Linux 独自の epoll(7) API は、多数のファイルディスクリプタを監視する場合に select(2) や poll(2) よりも効率的なインタフェースを提供している。

例

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <errno.h>

static int forward_port;

#undef max
#define max(x,y) ((x) > (y) ? (x) : (y))

static int
listen_socket(int listen_port)
{
struct sockaddr_in a;
int s;
int yes;

if ((s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
perror("socket");
return -1;
}
yes = 1;
if (setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
&yes, sizeof(yes)) == -1) {
perror("setsockopt");
close(s);
return -1;
}
memset(&a, 0, sizeof(a));
a.sin_port = htons(listen_port);
a.sin_family = AF_INET;
if (bind(s, (struct sockaddr *) &a, sizeof(a)) == -1) {
perror("bind");
close(s);
return -1;
}
printf("accepting connections on port %d\n", listen_port);
listen(s, 10);
return s;
}

static int
connect_socket(int connect_port, char *address)
{
struct sockaddr_in a;
int s;

if ((s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
perror("socket");
close(s);
return -1;
}

memset(&a, 0, sizeof(a));
a.sin_port = htons(connect_port);
a.sin_family = AF_INET;

if (!inet_aton(address, (struct in_addr *) &a.sin_addr.s_addr)) {
perror("bad IP address format");
close(s);
return -1;
}

if (connect(s, (struct sockaddr *) &a, sizeof(a)) == -1) {
perror("connect()");
shutdown(s, SHUT_RDWR);
close(s);
return -1;
}
return s;
}

#define SHUT_FD1 do { \
if (fd1 >= 0) { \
shutdown(fd1, SHUT_RDWR); \
close(fd1); \
fd1 = -1; \
} \
} while (0)

#define SHUT_FD2 do { \
if (fd2 >= 0) { \
shutdown(fd2, SHUT_RDWR); \
close(fd2); \
fd2 = -1; \
} \
} while (0)

#define BUF_SIZE 1024

int
main(int argc, char *argv[])
{
int h;
int fd1 = -1, fd2 = -1;
char buf1[BUF_SIZE], buf2[BUF_SIZE];
int buf1_avail, buf1_written;
int buf2_avail, buf2_written;

if (argc != 4) {
fprintf(stderr, "Usage\n\tfwd <listen-port> "
"<forward-to-port> <forward-to-ip-address>\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}

signal(SIGPIPE, SIG_IGN);

forward_port = atoi(argv[2]);

h = listen_socket(atoi(argv[1]));
if (h == -1)
exit(EXIT_FAILURE);

for (;;) {
int r, nfds = 0;
fd_set rd, wr, er;

FD_ZERO(&rd);
FD_ZERO(&wr);
FD_ZERO(&er);
FD_SET(h, &rd);
nfds = max(nfds, h);
if (fd1 > 0 && buf1_avail < BUF_SIZE) {
FD_SET(fd1, &rd);
nfds = max(nfds, fd1);
}
if (fd2 > 0 && buf2_avail < BUF_SIZE) {
FD_SET(fd2, &rd);
nfds = max(nfds, fd2);
}
if (fd1 > 0 && buf2_avail - buf2_written > 0) {
FD_SET(fd1, &wr);
nfds = max(nfds, fd1);
}
if (fd2 > 0 && buf1_avail - buf1_written > 0) {
FD_SET(fd2, &wr);
nfds = max(nfds, fd2);
}
if (fd1 > 0) {
FD_SET(fd1, &er);
nfds = max(nfds, fd1);
}
if (fd2 > 0) {
FD_SET(fd2, &er);
nfds = max(nfds, fd2);
}

r = select(nfds + 1, &rd, &wr, &er, NULL);

if (r == -1 && errno == EINTR)
continue;

if (r == -1) {
perror("select()");
exit(EXIT_FAILURE);
}

if (FD_ISSET(h, &rd)) {
unsigned int l;
struct sockaddr_in client_address;

memset(&client_address, 0, l = sizeof(client_address));
r = accept(h, (struct sockaddr *) &client_address, &l);
if (r == -1) {
perror("accept()");
} else {
SHUT_FD1;
SHUT_FD2;
buf1_avail = buf1_written = 0;
buf2_avail = buf2_written = 0;
fd1 = r;
fd2 = connect_socket(forward_port, argv[3]);
if (fd2 == -1)
SHUT_FD1;
else
printf("connect from %s\n",
inet_ntoa(client_address.sin_addr));
}
}

/* NB: read oob data before normal reads */

if (fd1 > 0)
if (FD_ISSET(fd1, &er)) {
char c;

r = recv(fd1, &c, 1, MSG_OOB);
if (r < 1)
SHUT_FD1;
else
send(fd2, &c, 1, MSG_OOB);
}
if (fd2 > 0)
if (FD_ISSET(fd2, &er)) {
char c;

r = recv(fd2, &c, 1, MSG_OOB);
if (r < 1)
SHUT_FD2;
else
send(fd1, &c, 1, MSG_OOB);
}
if (fd1 > 0)
if (FD_ISSET(fd1, &rd)) {
r = read(fd1, buf1 + buf1_avail,
BUF_SIZE - buf1_avail);
if (r < 1)
SHUT_FD1;
else
buf1_avail += r;
}
if (fd2 > 0)
if (FD_ISSET(fd2, &rd)) {
r = read(fd2, buf2 + buf2_avail,
BUF_SIZE - buf2_avail);
if (r < 1)
SHUT_FD2;
else
buf2_avail += r;
}
if (fd1 > 0)
if (FD_ISSET(fd1, &wr)) {
r = write(fd1, buf2 + buf2_written,
buf2_avail - buf2_written);
if (r < 1)
SHUT_FD1;
else
buf2_written += r;
}
if (fd2 > 0)
if (FD_ISSET(fd2, &wr)) {
r = write(fd2, buf1 + buf1_written,
buf1_avail - buf1_written);
if (r < 1)
SHUT_FD2;
else
buf1_written += r;
}

/* check if write data has caught read data */

if (buf1_written == buf1_avail)
buf1_written = buf1_avail = 0;
if (buf2_written == buf2_avail)
buf2_written = buf2_avail = 0;

/* one side has closed the connection, keep
writing to the other side until empty */

if (fd1 < 0 && buf1_avail - buf1_written == 0)
SHUT_FD2;
if (fd2 < 0 && buf2_avail - buf2_written == 0)
SHUT_FD1;
}
exit(EXIT_SUCCESS);
}

上記のプログラムは、ほとんどの種類の TCP 接続をフォワードする。 telnet サーバによって中継される OOB シグナルデータも扱える。このプログラムは、データフローを双方向に同時に送るという、ややこしい問題も処理できる。 fork(2) コールを使って、各ストリームごとに専用のスレッドを用いるほうが効率的だ、という人もいるかもしれない。しかし、これは考えているよりずっとややこしい。あるいは、 fcntl(2) を使って非ブロック I/O をセットすれば良い、というアイデアもあるだろう。これにも実際には問題があり、タイムアウトが非効率的に起こってしまう。

このプログラムは一度にひとつ以上の同時接続を扱うことはできないが、その様に拡張するのは簡単で、バッファのリンクリストを (接続ごとにひとつずつ) 使えばよい。現時点のものでは、新しい接続がくると古い接続は落ちてしまう。

関連項目

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