[C/PYTHON] Socket 기초 1 - 간단한 http 서버 만들기

jangwooseok2 23.12.15

10,950 33 0

facebook twitter kakao link

33 0

facebook twitter kakao link

DEVOTEE 요약: Socket은 운영체제에 내장된 프로그램으로 HTTP 서버를 구축할 때 사용된다. 이 글에서는 c언어와 파이썬 코드를 사용해 소켓을 통해 HTTP 서버를 생성하는 방법을 제시한다. 이를 수행하기 위해 먼저 소켓을 설정하고(IP/port 등 받는 bind()), 요청이 접수되면 클라이언트 소켓을 생성하는 accept(), 데이터를 주고 받는 read/write 또는 recv/send(운영체제에 따라 다름)와 소켓을 닫는 close() 등의 함수를 순차적으로 사용해야 한다.

DEVOTEE 추천 블로그

안녕하세요. SKHYNIX DRAM노광PHOTO기술팀 장우석 TL입니다.

socket은 운영체제에 내장된, 전화를 거는 기능입니다.

조금 더 고급지게 말하면, socket은 응용 계층(L4)에서 그 아래 계층(L3~L1)에 접근하기 위한 인터페이스입니다.

HTTP 서버를 구성할 때 사용하는 DJANGO, SPRING 등의 라이브러리들도 socket을 통해 네트워크에 접근합니다.

이 글에서는 socket을 이용하여 http 서버를 만드는 코드를 c언어와 python으로 보여드리고 코드를 설명 드리겠습니다.

1. simple http server for linux

//server.c
//simple http server for linux
//gcc server.c -o server
//./server 0.0.0.0 8080

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

#define BUF_SIZE 1024

int main(int argc, char *argv[]){

    int serv_sock;
    int clnt_sock;

    struct sockaddr_in serv_addr;
    struct sockaddr_in clnt_addr;
    socklen_t clnt_addr_size;

    char req_message[BUF_SIZE];
    int str_len;

    //예외처리 : ip와 port를 입력해주지 않으면 메시지를 출력하고 종료
    if(argc!=3){printf("Usage : %s <IP> <PORT>\n", argv[0]); return EXIT_FAILURE;}


    //소켓 생성
    serv_sock = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);    //  PF_INET or PF_INET6 or PF_LOCAL or PF_PACKET ,  SOCK_STREAM or SOCK_DGRAM ,  0 or IPPROTO_TCP or IPPROTO_UDP
    if(serv_sock < 0) {printf("socket() failed"); return EXIT_FAILURE;};

    //소켓에 넣어줄 ip와 port 정보를 serv_addr 구조체에 맵핑
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); //serv_addr를 null값으로 채움(초기화)
    serv_addr.sin_family = AF_INET;  //AF_INET -> ADDRESS FAMILY = INTERNET (000.000.000.000 방식의 주소 표기법을 사용하겠다)
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); //ip   inet_addr : ip(char*)를 '빅 엔디안 방식으로 정의된 32비트 정수형'으로 변환
    serv_addr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));  //port       htons : 2바이트로 적힌 port를(short) '빅 엔디안 형식으로 정의된 16비트 정수형'으로 변환
    
    //소켓에 ip와 포트 정보를 bind
    if (bind(serv_sock, (struct sockaddr*) &serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {printf("bind() failed"); return EXIT_FAILURE;};

    //소켓을 listen 상태로 전환, 2번째 인자로 들어가는 정수는 대기 큐의 길이를 정의, 여러 리퀘스트가 줄지어 올 적에, 리퀘스트가 줄을 서서 대기하는 최대 길이를 정의
    if (listen(serv_sock,5) <0){printf("listen() failed"); return EXIT_FAILURE;};

    clnt_addr_size=sizeof(clnt_addr);

    for(int i=0;i<5;i++){
        //client가 serv_sock로 request를 줄 때까지 process를 멈춤, client로부터 request가 오면 client와 통신하기 위한 clnt_sock를 생성
        clnt_sock=accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);
        if(clnt_sock < 0){printf("accept() failed"); return EXIT_FAILURE;}

        //clnt_sock에 적힌 정보를 read (리눅스는 read, 윈도우는 recv)
        if((str_len=read(clnt_sock,req_message,BUF_SIZE))!=0) {
            printf("this is request_message\n\n");
            printf("%s\n",req_message);

            char res_message[]="HTTP/1.1 200 OK\r\n"
            "Server:simple web server\r\n"
            "Content-length:2048\r\n"
            "Content-type:text/html\r\n\r\n"
            "<html><head><title>simple web server</title></head>\r\n"
            "<body>hello world!</body>\r\n"
            "</html>\r\n";

            printf("this is response_message\n\n");
            printf("%s\n",res_message);
        
            //clnt_sock를 통해서 client에 정보를 전송 (리눅스는 write, 윈도우는 send)
            write(clnt_sock, res_message, strlen(res_message));

        }
        printf("close sock\n");
        //clnt_sock를 close
        close(clnt_sock);

    }
    //serv_sock를 close
    close(serv_sock);

    return EXIT_SUCCESS;
}

2. simple http server for window

//server.c
//server for window
//gcc server.c -o server.exe -lws2_32
//server.exe 127.0.0.1 9119

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <winsock2.h>

#define BUF_SIZE 1024

int main(int argc, char *argv[]){

    WSADATA wsaData;

    SOCKET hServSock;
    SOCKET hClntSock;

    SOCKADDR_IN servAddr; 
    SOCKADDR_IN clntAddr;
    int szClntAddr;

    char reqMessage[BUF_SIZE];
    int strLen;

    //예외처리 : ip와 port를 입력해주지 않으면 메시지를 출력하고 종료
    if(argc!=3){printf("Usage : %s <IP> <port> \n",argv[0]);return EXIT_FAILURE;}

    //리눅스엔 없음. 윈도우는 소켓을 열기 전에 반드시 WSAStartup을 실행해줘야 함. 윈도우 소켓 2.2 버전을 사용하겠다고 미리 신청하고 들어가야 함.
    if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData) != NO_ERROR) {printf("wsastartup() failed"); return EXIT_FAILURE;}

    //소켓 생성
    hServSock = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(hServSock == INVALID_SOCKET){printf("socket() failed"); return EXIT_FAILURE;}

    //소켓에 넣어줄 ip와 port 정보를 serv_addr 구조체에 맵핑
    memset(&servAddr, 0, sizeof(servAddr));
    servAddr.sin_family = AF_INET;  //protocol
    servAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); //ip
    servAddr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));  //port

    //소켓에 ip와 포트 정보를 bind
    if(bind(hServSock, (SOCKADDR*) &servAddr, sizeof(servAddr))==SOCKET_ERROR){printf("socket() failed"); return EXIT_FAILURE;};
    
    //소켓을 listen 상태로 전환, 2번째 인자로 들어가는 정수는 대기 큐의 길이를 정의, 여러 리퀘스트가 줄지어 올 적에, 리퀘스트가 줄을 서서 대기하는 최대 길이를 정의
    if (listen(hServSock,5)==SOCKET_ERROR){printf("listen() failed"); return EXIT_FAILURE;};

    szClntAddr=sizeof(clntAddr);

    for (int i=0;i<5;i++){
        //client가 serv_sock로 request를 줄 때까지 process를 멈춤, client로부터 request가 오면 client와 통신하기 위한 clnt_sock를 생성
        hClntSock=accept(hServSock, (SOCKADDR*)&clntAddr, &szClntAddr);
        if(hClntSock == INVALID_SOCKET){printf("accept() failed"); return EXIT_FAILURE;}

        //clnt_sock에 적힌 정보를 read (리눅스는 read, 윈도우는 recv)
        if((strLen=recv(hClntSock,reqMessage,sizeof(reqMessage)-1,0))!=0) {
            printf("this is request_message\n\n");
            printf("%s\n",reqMessage);

            char resMessage[]="HTTP/1.1 200 OK\r\n"
            "Server:simple web server\r\n"
            "Content-length:2048\r\n"
            "Content-type:text/html\r\n\r\n"
            "<html><head><title>simple web server</title></head>\r\n"
            "<body>hello world!</body>\r\n"
            "</html>\r\n";

            printf("this is response_message\n\n");
            printf("%s\n",resMessage);

            //clnt_sock를 통해서 client에 정보를 전송 (리눅스는 write, 윈도우는 send)
            send(hClntSock, resMessage, strlen(resMessage),0);

        }
        printf("close sock\n");
        //clnt_sock를 close
        closesocket(hClntSock);
    }

    //serv_sock를 close
    closesocket(hServSock);
    
    //윈도우에만. 윈도우 운영체제에 윈도우 소켓 2.2 사용 끝났다고 알려줘야 합니다
    WSACleanup();
    return EXIT_SUCCESS;
}

3. simple http server python

import socket

class simple_server:
    def __init__(self):
        self.bufsize = 1024
        self.counter = 0

    def run(self,ip,port):
        #소켓 생성
        self.sock = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

        #소켓에 ip와 포트 정보를 bind
        self.sock.bind((ip,port))

        #소켓을 listen 상태로 전환, 정수는 대기 큐의 길이를 정의
        self.sock.listen(5)

        while self.counter < 5:    
            #client가 serv_sock로 request를 줄 때까지 process를 멈춤, client로부터 request가 오면 client와 통신하기 위한 clnt_sock를 생성
            clnt_sock,req_addr = self.sock.accept()

            #clnt_sock에 적힌 정보를 read
            req_message = clnt_sock.recv(self.bufsize)

            print("this is request message")
            print(req_message)

            res_message = '''HTTP/1.1 200 OK
Server:simple web server
Content-length:2048
Content-type:text/html

<html><head><title>simple web server</title></head>
<body>hello world!</body>
</html>

'''.encode("utf-8")

            print("this is response message")
            print(res_message)

            #clnt_sock를 통해서 client에 정보를 전송
            clnt_sock.send(res_message)

            #clnt_sock를 close
            clnt_sock.close()
            self.counter += 1

        #sock를 close
        print('close sock')
        self.sock.close()


server = simple_server()
server.run("127.0.0.1",10000)

4. 설명

SOCKET으로 서버를 만들기 위해선 위와 같은 SOCKET API를 사용해야 합니다.

서버는 전화가 왔을 때(REQUEST가 왔을 때) 응답을 주는(RESPONSE를 주는) 프로그램입니다.

전화를 받으려면,

step 1 - 우선 전화기를 셋업(서버 소켓을 설정)해야 하고(socket, bind, listen)

step 2 - 전화가 오면 수화기를 들어야 합니다(클라이언트 소켓을 생성).(accept)

step 3 - 수화기(클라이언트)를 통해 대화를 나눈 뒤(read / write - linux recv / send - window/python)

step 4 - 전화를 끊어야 합니다.(close)

4-1. socket()

소켓을 생성하기 위해선, 소켓의 주소(전화번호)의 형식과 소켓이 데이터를 주고 받는 방식이 정의 되어야 합니다.

소켓 에는 3가지 인자를 넣어줘야 합니다. domain / type / protocol

domain은 주소의 형식입니다. 보통 PF_INET을 씁니다. PROTOCOL FAMILY INTERNET

type은 데이터를 주고 받는 방식을 정의합니다.

신뢰도를 중시하는 TCP 방식은 SOCK_STREAM

속도를 중시하는(주로 스트리밍에 쓰이는) UDP 방식은 SOCK_DGRAM을 사용합니다.

PROTOCOL은 TCP인지 UDP인지 명시적으로 적어주고 싶을 때 적습니다. 그냥 0 넣으면 됩니다.

(파이선은 입력 불필요)

4-2. bind()

bind는 socket에 ip와 port를 매핑합니다.

	int serv_sock;
	struct sockaddr_in serv_addr;

	//소켓 생성
	serv_sock = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);

    //소켓에 넣어줄 ip와 port 정보를 serv_addr 구조체에 맵핑
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); //serv_addr를 null값으로 채움(초기화)
    serv_addr.sin_family = AF_INET;  //AF_INET -> ADDRESS FAMILY = INTERNET (000.000.000.000 방식의 주소 표기법을 사용하겠다)
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); //ip   inet_addr : ip(char*)를 '빅 엔디안 방식으로 정의된 32비트 정수형'으로 변환
    serv_addr.sin_port=htons(atoi("9190"));  //port       htons : 2바이트로 적힌 port를(short) '빅 엔디안 형식으로 정의된 16비트 정수형'으로 변환
    
    //소켓에 ip와 포트 정보를 bind
    bind(serv_sock, (struct sockaddr*) &serv_addr, sizeof(serv_addr));

소켓을 생성한 뒤, 소켓에 ip/port를 bind 해주는 코드는 위와 같습니다. sockaddr_in 구조체 안에 ip와 port 정보를 매핑하여 넣어주면 됩니다.

4-3 listen()

listen은 단순합니다. 대기 상태로 만들어줄 소켓과 정수만 넣으면 됩니다.

4-4 accept()

accept는 전화기(serv_sock)에 전화가 올 때까지 프로세스를 스탑했다가

누군가(클라이언트)가 전화를 걸면(requests하면) 수화기를 드는(clnt_sock를 만드는) 함수 입니다.

accept에는 전화기(serv_sock)와 clnt_sock의 정보를 담을 address 구조체와 address 구조체의 크기가 들어갑니다.

4-5 read / write (리눅스) recv / send (윈도우/파이선)

read, recv는 데이터를 읽는 함수 입니다.

서버가 클라이언트가 보낸 메시지를 받을 때 씁니다.

write, send는 데이터를 보내는 함수 입니다.

서버가 클라이언트에게 메시지를 보낼 때 씁니다.

4-6 close()

close는 소켓을 닫는 함수 입니다.

수화기를 내려놔야, 다음 전화를 받을 수 있겠죠. 그게 clnt_sock을 클로즈하는 것입니다.

serv_sock를 클로즈 하는 건 전화선을 뽑는 것이라고 보시면 됩니다.

for(int i=0;i<5;i++){
        //client가 serv_sock로 request를 줄 때까지 process를 멈춤, client로부터 request가 오면 client와 통신하기 위한 clnt_sock를 생성
        clnt_sock=accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);
        if(clnt_sock < 0){printf("accept() failed"); return EXIT_FAILURE;}

        //clnt_sock에 적힌 정보를 read함 (리눅스는 read, 윈도우는 recv)
        if((str_len=read(clnt_sock,req_message,BUF_SIZE))!=0) {
            printf("this is request_message\n\n");
            printf("%s\n",req_message);

            char res_message[]="HTTP/1.1 200 OK\r\n"
            "Server:simple web server\r\n"
            "Content-length:2048\r\n"
            "Content-type:text/html\r\n\r\n"
            "<html><head><title>simple web server</title></head>\r\n"
            "<body>hello world!</body>\r\n"
            "</html>\r\n";

            printf("this is response_message\n\n");
            printf("%s\n",res_message);
        
            //clnt_sock를 통해서 client에 정보를 전송함 (리눅스는 write, 윈도우는 send)
            write(clnt_sock, res_message, strlen(res_message));

        }
        printf("close sock\n");
        //clnt_sock를 close
        close(clnt_sock);

    }

수화기를 들어서 전화를 받고(accept), 수화기를 내려놓고(close(clnt_sock)),

루프를 만들 수 있습니다.

4-7 http

http는 '웹 페이지의 정보를 어떤 식으로 구성하여야 하는가에 대한 규약'입니다.

HTTP/1.1 200 OK
Server:simple web server
Content-length:2048
Content-type:text/html

<html><head><title>simple web server</title></head>
<body>hello world!</body>
</html>

위 코드에서 이런 문자열이 있는데, 이게 제가 만든 서버가 접속자들에게 건넨 http 응답 메시지 입니다.

보통은 이런 문자열을 DJANGO나 SPRING이 알아서 만들어줍니다.

GET / HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:9119
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=0
sec-ch-ua: "Not_A Brand";v="8", "Chromium";v="120", "Google Chrome";v="120"
sec-ch-ua-mobile: ?0
sec-ch-ua-platform: "Windows"
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/120.0.0.0 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.7
Sec-Fetch-Site: none
Sec-Fetch-Mode: navigate
Sec-Fetch-User: ?1
Sec-Fetch-Dest: document
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: ko-KR,ko;q=0.9,en-US;q=0.8,en;q=0.7
Cookie: csrftoken=lYe0szu9BD6kOsiNflpH8Ntsc9sLx1fh

이건 구글 크롬으로 위의 방식으로 만든 서버에 접속했을 때 콘솔창에 올라오는 메시지 입니다.

구글 크롬이 이런 HTTP 요청 메시지를 제 서버에 전송해준 것입니다.

이상입니다. 도움 되셨으면 좋겠습니다.

#Flask