TCPソケット

rontolisp パッケージは素のTCPネットワーキングのための4つの関数と、両側の 暗号化版 (tls-connect と tls-listen) を提供します。 これらは Common Lispの一部ではない ため、rontolisp: 修飾子で参照します (パッケージを参照)。接続されたソケットはファイル ストリームと同じハンドル空間の 双方向ストリームハンドル なので、標準の ストリーム関数がそのまま使えます: read-line、write-line、read-byte、 write-byte、close。バッファリングされるファイル出力と異なり、ソケットへの 書き込みは即時に送信され (write-line は行ごとにフラッシュ)、相手が接続を 閉じると read-line は nil を返します。

バックエンドのサポート。 インタプリタとJVMコンパイル済みクラスはJDKの ソケットクラスを使い、ホスト名とIPリテラルの両方を受け付けます。WASM バックエンドは componentモード専用 です (--component、 wasi:sockets@0.3.0 経由): tcp関数はPreview 1 (コアモジュール) モードでは コンパイルエラーになり、ホストはIPv4リテラルでなければならず、component は非同期フラグに加えて -S tcp=y -S inherit-network=y を付けて実行する 必要があります。ブラウザプレイグラウンド ではすべてのtcp関数がエラーを シグナルします (ブラウザのサンドボックスには素のTCPがありません) — 下の 実行可能な例はブラウザの外でのみ動作します。共通の制限 (TCPのみ、 UDPなし) については tcp-connect のリファレンスページを参照してください。 TLS関数 (rontolisp:tls-connect、 rontolisp:tls-listen、 rontolisp:tls-listen-pem) はインタプリタ/JVM専用です (WASMバックエンドではコンパイルエラー)。

最初の往復

以下のスニペットは自己完結しています: エフェメラルポートでlistenし、 ループバックインターフェイス経由で自分自身に接続し、acceptしたハンドルを 通して1行をエコーバックします:

echoサーバー

実際のサーバーは固定ポートをバインドし、acceptループで接続を処理します。 以下を echo-server.lisp として保存してください (examples/net/echo-server.lisp としても同梱されています)。acceptしたハンドルは read-line が nil を返す まで (クライアントが切断するまで) 1行ずつ読まれ、各行はそのまま書き戻され ます:

(let ((listener (rontolisp:tcp-listen 7777)))
  (if listener
      (progn
        (write-line "echo server listening on 127.0.0.1:7777")
        (do ((n 1 (+ n 1))) (nil)
          (let ((sock (rontolisp:tcp-accept listener)))
            (write-line (format nil "client ~a connected" n))
            (do ((line (read-line sock) (read-line sock)))
                ((null line) (close sock) (write-line "client disconnected"))
              (write-line line sock)))))
      (write-line "tcp-listen failed (is port 7777 already in use?)")))

(if listener ...) のチェックはWASM componentバックエンドで重要です。 そこではバインドの失敗はエラーをシグナルする代わりに nil を返します (インタプリタとJVMはシグナルします)。サーバーは永久にループします — Ctrl-C で停止してください。

実行方法

インタプリタで:

rontolisp echo-server.lisp

JVMクラスにコンパイルして (クラス名は出力ファイル名から付きます):

rontolisp echo-server.lisp -o EchoServer.class
java EchoServer

WASM componentにコンパイルして (wasmtime 46+。ネットワークアクセスを許可する 2つの -S フラグに注意 — これらがなくてもcomponentは起動しますが、 tcp-listen が nil を返します):

rontolisp echo-server.lisp -o echo-server.wasm --component
wasmtime run -W gc=y -W component-model-more-async-builtins=y -S tcp=y -S inherit-network=y echo-server.wasm

どのバックエンドでサーブしていても、任意のTCPクライアント、たとえば nc (netcat) で会話できます:

$ nc 127.0.0.1 7777
hello
hello
world
world

TLS接続

rontolisp:tls-connect は tcp-connect の暗号化版です: 接続後に TLS ハンドシェイクを行い、同じ種類の ストリームハンドルを返すため、read-line、write-line、read-byte、 write-byte、close がそのまま使えます。サーバー証明書は JDK デフォルトの トラストストアで検証され、ホスト名も検証されます。自己署名証明書を受け入れる には javax.net.ssl.trustStore システムプロパティで独自のトラストストアを 指定するか、:insecure t を渡して検証を完全にスキップします(開発用途のみ)。 詳細と手書き HTTPS の例はリファレンスページを参照してください:

(let ((sock (rontolisp:tls-connect "example.com" 443)))
  ...  ; speak any TLS-wrapped protocol over the handle
  (close sock))

サーバー側は rontolisp:tls-listen です: PKCS12 キーストアファイルを受け取り(自己署名キーストアを生成する 1 行の keytool コマンドはリファレンスページに記載)、プレーンな rontolisp:tcp-accept / rontolisp:tcp-local-port / close がそのまま使える リスナーを返します。accept された各接続は最初の読み取りでハンドシェイクを 完了します。PKCS12 キーストアの代わりに PEM ファイル(certbot / OpenSSL の 出力)から直接提供するには、 rontolisp:tls-listen-pem を使ってください。以下のサーバーの TLS 版は examples/ ディレクトリにあります — https-hello.lisp と kv-server-tls.lisp:

(let* ((listener (rontolisp:tls-listen "tls-server.p12" "changeit" 8443))
       (sock (rontolisp:tcp-accept listener)))
  ...  ; serve the connection with the standard stream functions
  (close sock)
  (close listener))

usocket 互換シム

既存の Common Lisp のネットワークコードは、処理系固有のソケット API では なく usocket ポータビリティ ライブラリに対して書かれていることがほとんどです。rontolisp は rontolisp:tcp-* 組み込みの上でそのコア API を再現する組み込みの usocket パッケージを備えているため、そうしたコードがより少ない変更で 動きます -- Postmodern の cl-postgres ソケット層 (:element-type '(unsigned-byte 8) 付きの socket-connect + socket-stream)はそのまま動きます:

rontolisp のソケットはストリームハンドルそのものなので、対応は直接的です: usocket:socket-stream は恒等関数、usocket:socket-close は close、 usocket:socket-listen はホストが先の引数順を rontolisp:tcp-listen に 変換します。usocket:*wildcard-host*("0.0.0.0")と usocket:*auto-port*(0)は usocket と同じように動き、get-local-* / get-peer-* アクセサでポートとアドレスを読み戻せます。with-* 便利マクロ (with-client-socket / with-connected-socket / with-server-socket / with-socket-listener)は 本体の前後でソケットを束縛して閉じます。パッケージは最初の使用時に ロードされ、組み込み ASDF システム "usocket" でもあります: (asdf:load-system "usocket")、(ql:quickload :usocket)、サードパーティ .asd の :depends-on ("usocket") はいずれもネットワークに触れずに 解決されます。

シムの制限(意図的なものです -- rontolisp のソケットモデルは lite です):

• TCP のみ。 :protocol :datagram(UDP)はエラーを通知し、 socket-send / socket-receive / socket-shutdown は存在しません。
• インタープリタと JVM では型付きコンディション。 socket-connect/socket-listen/socket-accept の失敗は型付きの usocket:socket-error を通知します(メッセージは保持)。そのため (handler-case (usocket:socket-connect ...) (usocket:socket-error (e) ...)) が動作します。サブタイプ(connection-refused-error など)も定義されますが、 再通知は常に socket-error を使います(そちらを捕捉してください)。WASM コンポーネントバックエンドではエラーは引き続き捕捉不能なトラップ(または nil ハンドル)で、wait-for-input 的なコンディション処理は存在しません。
• wait-for-input と socket-server は存在しません(読み込みは ブロックします。accept ループは自分で書いてください)。
• with-* マクロはインタープリタと JVM ではあらゆる脱出時にソケットを 閉じます(unwind-protect に展開されます)。WASM コンポーネントバックエンドでは正常終了時のみ 閉じます(そこでは unwind-protect がコンパイルできないため)。互換性の ためのキーワード引数(:element-type、:timeout、:nodelay、 :reuse-address など)は受理して無視します。
• バックエンド: インタープリタと JVM はフル対応。WASM は tcp 組み込みと 同じくコンポーネント専用で、アドレス系・peer 系アクセサは nil を 返します。

その他のサンプル

examples/ ディレクトリ にはさらに多くのソケットプログラムがあり、それぞれのヘッダーコメントに バックエンドごとの実行手順が書かれています:

• echo-client.lisp — echoサーバーに対応するクライアント: 標準入力の行をサーバーに送り、 応答をそれぞれ表示します。サーバーとクライアントは 別々の バックエンドで 実行できます。
• http-hello.lisp — curl やブラウザが理解する最小のHTTP/1.1サーバー。ソケットハンドル上の read-line/write-line で構築されています (CRLFのリクエスト行はどの バックエンドでも普通の行として読めます)。TLS版の https-hello.lisp は同じページをHTTPSで提供します (curl -k https://127.0.0.1:8443/)。
• kv-server.lisp — ミニチュアの Redis互換 インメモリkey-valueサーバー: 本物の redis-cli が動く程度のRESP2を話し (PING/SET/GET/DEL/INCR/...)、 ハッシュテーブルの状態は接続をまたいで保持されます。TLS版の kv-server-tls.lisp は同じプロトコルをTLSで提供します (redis-cli --tls --insecure -p 6380)。

HTTPについては、どちらの向きでもソケット上でプロトコルを手書きする必要は ありません。クライアント 側は rontolisp:fetch （HTTPリクエストガイド参照）、サーバ 側は rontolisp:http-handler がリクエストのパースとレスポンスの変換を引き受けます （HTTP サーバガイド参照）。