Erlang的C Node

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#Erlang #C #C++ #C# #Socket

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本文介绍如何通过Erlang的CNode实现Erlang与C程序间的通信。包括设置通信、消息发送与接收的过程，并提供了服务器端及客户端的示例代码。

Erlang的C Node

翻译:	gashero
日期:	2009-10-16
地址:	http://www.erlang.org/doc/tutorial/cnode.html

1 Erlang程序
2 C程序
- 2.1 设置通信
- 2.2 发送和接受消息
3 运行例子

这个例子是用于解决 http://www.erlang.org/doc/tutorial/example.html 问题的。注意C node不适用于解决简单问题，port会更合适。

1 Erlang程序

从Erlang的观点来看，C node只是一个普通的Erlang结点。因此调用函数foo和bar只是发送消息到C node请求调用函数，和接受结果。发送消息需要接受者；进程可以定义为pid或包含注册进程名和结点名的元组。这种情况下元组只是唯一选择，因为根本就没有pid。

{RegName,Node} ! Msg

结点名Node是C node的名字。如果使用短结点名，则名字形如 cN 其中N是整数。如果使用长结点名，就没有这么严格了。一个使用短结点名的例子是 c1@idril ，一个使用长结点名的例子是 cnode@idril.ericsson.se 。

注册名 RegName 可以是任意原子。这个名字会被C代码忽略，或者用于辨别不同类型的消息。如下是Erlang代码使用短结点名的例子:

-module(complex3).
-export([foo/1,bar/1]).
foo(X) ->
    call_cnode({foo,X}).
bar(Y) ->
    call_cnode({bar,Y}).
call_cnode(Msg) ->
    {any,c1@idril} ! {call,self(),Msg},
    receive
        {cnode,Result} ->
            Result
    end.

当使用长结点名时，也只有略微不同，如下只列出 call_cnode() 函数:

call_cnode(Msg) ->
    {any,'cnode@idril.du.uab.ericsson.se'} ! {call,self(),Msg},
    receive
        {cnode,Result}
            Result
    end.

2 C程序

2.1 设置通信

在开始调用 Erl_interface 函数之前，内存处理需要初始化:

erl_init(NULL,0);

现在C结点已经初始化了。如果使用了短结点名，则使用 erl_connect_init()

erl_connect_init(1,"secretcookie",0);

第一个参数是整数用于构造结点名。这个例子中纯结点名是"c1"。第二个参数是字符串描述的magic cookie，用于识别结点所在的群组。第三个参数是整数，用于标识一个C node的实例。

如果使用长结点名，初始化是如下调用:

erl_connect_xinit("idril","cnode","cnode@idril.ericsson.se",&addr,"secretcookie",0);

前面的3个参数是主机名、纯结点名和完整结点名。第四个参数是指向 in_addr 结构体的指针，标识主机的IP地址，第五个和第六个参数是magic cookie和实例号。

C node可以作为服务器也可以作为客户端与Erlang-C通信。如果作为客户端，它使用 erl_connect() 连接到一个Erlang结点，然后成功返回打开的文件描述符:

fd=erl_connect("e1@idril");

如果C node作为服务器，他必须首先创建socket(调用bind()和listen())和监听合适的端口。然后发布自己的名字和端口号到 epmd (erlang端口映射守护进程，查看epmd的手册):

erl_publish(port);

现在C node服务器可以接受Erlang结点的连接了:

fd=erl_accept(listen,&conn);

第二个参数是 ErlConnect 结构体，包含了连接的有用信息；例如Erlang结点名。

2.2 发送和接受消息

C node可以用 erl_receive_msg() 接收消息。这个函数从打开的文件描述符fd读取数据到缓冲区，然后将结果存入 ErlMessage 类型结构体 emsg 。 ErlMessage 结构体拥有一个字段 type 定义了接受到的消息类型。这种情况下 ERL_REG_SEND 标识接受到了注册进程的消息。手机的消息，一个 ETERM 存放在 msg 字段中。

需要注意的是 ERL_ERROR 类型和 ERL_TICK 类型，分别对应错误和存活检查。其他类型大概是link/unlink和exit之类的。

while(loop) {
    got=erl_receive_msg(fd,buf,BUFSIZE,&emsg);
    if (got=ERL_TICK) { //忽略即可
    } else if(got==ERL_ERROR) {
        loop=0;
    } else {
        if (emsg.type==ERL_REG_SEND) {

消息是一个 ETERM 结构体， erl_interface 函数可以用于操作它。这种情况下，消息是一个三元组(与Erlang代码有关，看看上面)。第二个元素是调用者的pid，第三个元素是元组 {Function,Arg} 决定使用何种参数调用哪个函数。函数调用的结果放入 ETERM 结构体，然后用 erl_send() 发送回去，附带上打开的文件描述符、pid和术语作为参数。

fromp=erl_element(2,emsg.msg);
tuplep=erl_element(3,emsg.msg);
fnp=erl_element(1,tuplep);
argp=erl_element(2,tuplep);

if (strncmp(ERL_ATOM_PTR(fnp),"foo",3)==0) {
    res=foo(ERL_INT_VALUE(argp));
}else if (strncmp(ERL_ATOM_PTR(fnp),"bar",3)==0) {
    res=bar(ERL_INT_VALUE(argp));
}
resp=erl_format("{cnode,~i}",res);
erl_send(fd,fromp,resp);

最后 ETERM 结构体创建函数(包括 erl_receive_msg() 分配的内存)必须释放掉:

erl_free_term(emsg.from);
erl_free_term(emsg.msg);
erl_free_term(fromp);
erl_free_term(tuplep);
erl_free_term(fnp);
erl_free_term(argp);
erl_free_term(resp);

最终的C程序有如下面的样子。第一个C node服务器使用短结点名:

/* cnode_s.c */
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

#include "erl_interface.h"
#include "ei.h"

#define BUFSIZE 1000

int main(int argc, char ** argv) {
    int port;               //监听端口号
    int listen;             //监听socket
    int fd;                 //Erlang结点的文件句柄
    ErlConnect conn;        //连接数据

    int loop=1;
    int got;
    unsigned char buf[BUFSIZE];
    ErlMessage emsg;
    ETERM *fromp, *tuplep, *fnp, *argp, *resp;
    int res;

    port=atoi(argv[1]);

    erl_init(NULL,0);       //初始化c node
    if (erl_connect_init(1,"secretcookie",0)==-1)
        erl_err_quit("erl_connect_init");
    if ((listen=my_listen(port))<=0)
        erl_err_quit("my_listen");
    if (erl_publish(port)==-1)
        erl_err_quit("erl_publish");
    if ((fd=erl_accept(listen,&conn)==ERL_ERROR)
        erl_err_quit("erl_accept");
    fprintf(stderr,"Connected to %s\n\r",conn.nodename);

    while(loop) {           //循环接受消息请求
        got=erl_receive_msg(fd,buf,BUFSIZE,&emsg);
        if (got==ERL_TICK) {
            //忽略
        }else if (got==ERL_ERROR) {
            loop=0;
        }else {
            if (emsg.type==ERL_REG_SEND) {
                fropm=erl_element(2,emsg.msg);
                tuplep=erl_element(3,emsg.msg);
                fnp=erl_element(1,tuplep);
                argp=erl_element(2,tuplep);
                if (strncmp(ERL_ATOM_PTR(fnp),"foo",3)==0) {
                    res=foo(ERL_INT_VALUE(argp));
                }else if (strncmp(ERL_ATOM_PTR(fnp),"bar",3)==0) {
                    res=bar(ERL_INT_VALUE(argp));
                }
                resp=erl_format("{cnode,~i}",res);
                erl_send(fd,fromp,resp);
                erl_free_term(emsg.from);
                erl_free_term(emsg.msg);
                erl_free_term(fromp);
                erl_free_term(tuplep);
                erl_free_term(fnp);
                erl_free_term(argp);
                erl_free_term(resp);
            }
        }
    }
}

int my_listen(int port) {
    int listen_fd;
    struct sockaddr_in addr;
    int on=1;
    if ((listen_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)
        return (-1);
    setsockopt(listen_fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));
    memset((void*)&addr,0,(size_t)sizeof(addr));
    addr.sin_family=AF_INET;
    addr.sin_port=htons(port);
    addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
    if (bind(listen_fd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr))<0)
        return(-1);
    listen(listen_fd,5);
    return listen_fd;
}

下面的例子是长结点名模式的，区别只是在于 erl_connect_xinit() 。

下面的例子是C node客户端:

/* cnode_c.c */
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include "erl_interface.h"
#include "ei.h"

#define BUFSIZE 1000

int main(int argc, char ** argv) {
    int fd;
    int loop=1;
    int got;
    unsigned char buf[BUFSIZE];
    ErlMessage emsg;
    ETERM *fromp, *tuplep, *fnp, *argp, *resp;
    int res;

    erl_init(NULL,0);
    if (erl_connect_init(1,"secretcookie",0)==-1)
        erl_err_quit("erl_connect_init");
    if ((fd=erl_connect("e1@idril"))<0)
        erl_err_quit("erl_connect");
    fprintf(stderr,"Connected to ei@idril\n\r");
    while(loop) {
        got=erl_receive_msg(fd,buf,BUFSIZE,&emsg);
        if (got=ERL_TICK) {
            //忽略
        }else if (got==ERL_ERROR) {
            loop=0;
        }else {
            if (emsg.type==ERL_REG_SEND) {
                fromp=erl_element(2,emsg.msg);
                tuplep=erl_element(3,emsg.msg);
                fnp=erl_element(1,tuplep);
                argp=erl_element(2,tuplep);
                if (strncmp(ERL_ATOM_PTR(fnp),"foo",3)==0) {
                    res=foo(ERL_INT_VALUE(argp));
                }else if (strncmp(ERL_ATOM_PTR(fnp),"bar",3)==0) {
                    res=bar(ERL_INT_VALUE(argp));
                }
                resp=erl_format("{cnode,~i}",res);
                erl_send(fd,fromp,resp);
                erl_free_term(emsg.from);
                erl_free_term(emsg.msg);
                erl_free_term(fromp);
                erl_free_term(tuplep);
                erl_free_term(fnp);
                erl_free_term(argp);
                erl_free_term(resp);
            }
        }
    }
}

3 运行例子

3.1 编译C代码

编译C代码，提供Erl_interface的头文件和库文件路径，还有socket和nsl库。

在R5B或更新版本的OTP中，头文件和库路径在 OTPROOT/lib/erl_interface-VSN ，其中OTPROOT是你的OTP安装路径，VSN是 erl_interface 的应用版本(上面例子是3.2.1。

在R4B或更早版本的OTP中，头文件和库路径在 OTPROOT/usr 。

编译选项：

-I/usr/local/lib/otp/lib/erl_interface-3.2.1/include
-L/usr/local/lib/otp/lib/erl_interface-3.2.1/lib
-lerl_interface
-lei
-lsocket
-lnsl

3.2 编译erlang代码

unix> erl -compile complex3 complex4

3.3 运行C node服务器的例子，短结点名

启动C程序 cserver 和Erlang。cserver以端口号作为参数，且在调用Erlang函数前启动。Erlang结点需要给出短结点名 "e1" 并设置与C node相同的magic cookie。

unix> cserver 3456
unix> erl -sname e1 -setcookie secretcookie
Erlang (BEAM) emulator version 4.9.1.2
Eshell V4.9.1.2  (abort with ^G)
(e1@idril)1> complex3:foo(3).
4
(e1@idril)2> complex3:bar(5).
10

3.4 运行C node客户端例子

停止cserver但是不停止Erlang，启动cclient。Erlang结点必须在C node客户端之前启动:

unix> cclient
(e1@idril)3> complex3:foo(3).
4
(e1@idril)4> complex3:bar(5).
10

3.5 运行C node服务器，长结点名的例子

unix> cserver2 3456
unix> erl -name e1 -setcookie secretcookie
Erlang (BEAM) emulator version 4.9.1.2
Eshell V4.9.1.2  (abort with ^G)
(e1@idril.du.uab.ericsson.se)1> complex4:foo(3).
4
(e1@idril.du.uab.ericsson.se)2> complex4:bar(5).
10