マルチスレッドSocketサーバーによる，データベースサーバーの実現

秋月巌ソリューション事務所
秋月 巌　AKIZUKI,Iwao

倦怠感

　最近，プログラミングに関する話題がとぼしい．Javaの影はうすくなったし，新しい開発ツールにもインパクトがない．コントロールは画期的な製品が出にくい状況だし，新しいパラダイムを提唱する製品も，そのメリットを理解してもらうことはむずかしい．
　なぜだろう？ 革新的なテクノロジーが多すぎて，それらを理解するのに開発者たちが忙しいからだろうか？ そればかりが理由だとはどうも思えない．新しいテクノロジーはどれも未完成で，明日の納期を心配する開発者がそれらの理解に労力を割いているわけではないだろう．
　オブジェクト思考が巷間を席捲したときのような，華々しさが今のプログラミング業界には欠けている．こうして執筆している原稿も過去を懐かしむトーンに傾きがちである．もちろん，これは前向きではない．

何か，新しいことを…

　何か，積極的に新しいものにチャレンジしたいと思うのだが，何にチャレンジするかの選択が難しい．まず最大の原因は，現行の開発ツールに対する不満が以前よりもはるかに少なくなったことである．以前は何か新しいものを作るには新しいツールやコンポーネントを理解する必要があったが，現在では大抵のことはVisual Basicでまかなえてしまう．
　今回解説するマルチスレッドサーバーもそうである．マルチスレッドSocketサーバープログラムを開発するために，私は市販のマルチスレッド関連の本を読んでいた．それらの書籍は，MFCを使ったC++で記述するものと，C言語を使ったものとに大別される．もちろん，W.Stealride氏が本誌に掲載したVisual Basicでマルチスレッドアプリーケーションを作成する記事（本誌97年7月号「Visual Basic 5.0とマルチスレッド」，98年1月号「ActiveXサーバーを使ったマルチスレッド化技法」）にも目を通したが，実用的で安定稼動するプログラムを開発するには，あまり適していないと思ったのである．
　もちろん，Service Pack 2以降のパッチをあてたVisual Basic 5.0でマルチスレッドActiveXサーバーを開発できることは知っていた．しかしマルチスレッドActiveXクライアントを作成できない以上，アプリケーションはマルチスレッドの恩恵を受けることはできない．つまりActive Server Pages等のVisual Basic以外で作成されたプログラムから呼び出した場合に，マルチスレッドで動作するだけである．

マルチスレッドアプリケーション

　Visual Basicで作成したActiveXコントロールに関する当時の私の認識は，このレベルまでは間違っていない．マルチスレッドで動作するのはApertment modelとして作成されたActiveX DLLであり，ActiveX EXEは別プロセスを起動するため，当然マルチスレッドでは動作しないと思っていたのである．
　私がVisual Basicによるマルチスレッドアプリケーション開発の障壁を超えるためにC言語を使おうと考えていたのは，この不見識が理由である．プロジェクトプロパティの「マルチスレッド」チェックボタンがチェックできない事実に引きずられて，マニュアルを読み違えていたのである．しかし本稿でも何度か述べたように，ActiveX EXEはInstancingプロパティを「MultiUse」に設定すれば，別プロセスでマルチスレッドとして動作する．

Visual Basicによるマルチスレッドプログラミング

　このことをStealride氏から聞いたとき，私たちは安全なマルチスレッドアプリケーション開発方法について話し合っていた．彼は例のごとく制御不可能な原子炉的な方法で問題を解決することを考えていた．何が一番安全にこの問題を解決する方法だろうか，という私の問いに彼は「VBかもしれないな」と答えた．彼のこの返事と，ActiveX EXEをマルチスレッドで動作させることの間に関連性はない．結局，私は，「VBでできるかもしれない，安全なマルチスレッドアプリケーション開発方法」について聞きそびれてしまった．ActiveX EXEを使ってマルチスレッドアプリケーションを開発するには，一瞬とはいえども，2つのプロセスを起動しなければならない．彼の性格では，この方法はすでに候補からはずれていたのかもしれない．

ActiveX EXEは安全か？

　私の知識と経験で判断する限り，ActiveX EXEを使ってマルチスレッドアプリケーションを実現することは，とくにリスクの多い開発方法ではない．起動時に別プロセスをいったん起動しなければいけないという制約も，現在のマシン環境では大きな負荷ではないし，ましてやサーバーアプリケーションを配置するようなマシンならば問題になることはない．
　結局，C言語やC++言語を使用してマルチスレッドアプリケーションを開発する方法の調査は投げ出すことになった．本当に向学心のある者ならば，手をつけたついでに追求するのかもしれない．しかし，安全で効率的な解決方法があるときに，わざわざ，困難の道を選ばないのが普通の人間である．
　Visual Basicの標準EXEでマルチスレッドアプリケーションの開発ができない理由は，おそらく開発環境上での実行が難しいからだということが考えられる．Visual Basicで作成したActiveXコンポーネントがマルチスレッドで動作する以上，実行に関しては一応問題がないことになっているはずである．
　しかし開発環境上でマルチスレッドアプリケーションを実行するときには，開発環境が動作しているプロセスでスレッドが生成されることになるので，干渉する可能性がある．もっともVisual InterDevなどでは開発環境とは別にプロセスを起動しながらアプリケーションを実行してデバッグする方法を実現しているのだから，将来的にはVisual Basicも対応することだろう．もっとも，やはり別プロセスのデバッグは技術的にも難しいせいか，Visual InterDevのデバッガも安定しているとはいいがたい．

Type8 DB Server

　さて，今回紹介するType8は，前回までに作成したType7をマルチスレッド対応に改変している．単にInstancingプロパティを変更するだけでなく，接続待ちをしているアプリケーションと同じプロセスにデータアクセス用のコンポーネントが起動することで，コールバック式の接続方式を廃止した．一般的なSocketサーバーアプリケーションのように，サーバー側は単独のポートを使用するためセキュリティ上有利になっている他，DB Serverの最大のウィークポイントであった1接続あたりのメモリ消費が激減している．一方，以前のようにマルチスレッドとマルチプロセスを切り替えることはできなくなった．
　当初，私は同じプロセスで接続要求を受け付けるための接続ブローカとデータアクセスコンポーネントを同じプロセスで起動し，WinsockコントロールのRequestIDをデータアクセスコンポーネントに渡せば，簡単に接続できるものだと思っていた．しかし接続ブローカ側のWinsockコントロールが意味不明の切断を行なうため，接続ブローカのSocket部分をWinsock APIで記述しなおさなければならなかった．Visual Basicから非同期でWinsock APIを利用する方法については，本誌98年2月号に掲載された福岡寿和氏の記事「WinSock32ネットワークプログラミング入門」のサンプルを参考にした．

Winsock APIとWinsockコントロールの連携

　最終的にはWinsock APIアプリケーションとVisual BasicのWinsockコントロールが連携する形になった．ここではデータベースサーバーとして利用しているが，汎用的なマルチスレッドSocketサーバーアプリケーションのテンプレートとして利用できるはずである．福岡寿和氏の記事「WinSock32ネットワークプログラミング入門 」は，Socketクライアントの作成方法を解説しているので，併せて読むことでサーバーとクライアントのコンプリートな開発方法が理解できることになる．Visual Basic Magazineのバックナンバーを持たない方は，PCDN（PCデベロッパーネットワーク）の「翔泳社VB Magazineライブラリ」（http://pcdn.int21.co.jp/pcdn/vb/noriolib/）で，この記事とサンプルを参照できる．

　サーバーのバージョンアップにあわせて，Type7クライアントも変更されている（図1）．Type7クライアントではコールバックを受信するために2つのWinsockコントロールを配置していたが，それがひとつになっている．2つのコントロールで行なっていた処理がマージされているだけで，クライアント側が行なう処理には変更がない．そのため，クライアントアプリケーションの名称はType8たが，内部的に使用されているコンポーネントの名前はType7のままである．

図1：クライアントアプリケーション for Type8 DB Server

Type8 DB Serverの構成

　Type8 DB Serverは2つのプロジェクトによって構成されている（図1・2）．従来も2つのプロジェクトによって成り立っていたが，既存の2つのプロジェクトは，ひとつのプロジェクト（DBsvrMT）にマージされ，新たにDBsvrStartプロジェクトが追加されている．DBsvrStartプロジェクトは，標準EXEであり，DBsvrMTプロジェクトはActiveX EXEである．
　マルチスレッドで単独のSocketポートを利用するために，リクエストブローカとデータアクセスコンポーネントはひとつのActiveX EXEコンポーネントとしてコンパイルされる必要がある．

図2：DBsvrStartプロジェクト


図3：DBsvrMTプロジェクト


図4：プロセスとスレッドの起動

Type8 DB Serverのプロセスとスレッドモデル

　アプリケーションの実行時に，プロセスとスレッドは図4のように生成される．実行プロセスを起動するためのスタートアッププログラムであるDB SvrStart.VBPは，ActiveX EXEを呼び出すことで実行プロセスを生成する．その処理を行なっているのがフォームのロードイベントに記述されている以下のコードである．

Private Sub Form_Load()
    Set DBsvrRBObj = CreateObject( _
                     "DBsvrMT.clsDBsvrRB")
    DBsvrRBObj.ConnRB
    Set DBsvrRBObj = Nothing
    End
End Sub

Public Sub ConnRB()
    frmDBsvrRB.PConnect
End Sub
Public Sub PConnect()
    Me.Show
End Sub

lngRet = WSAStartup(&H101, musrStartup)
mlngSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)
　　　|（中略）
lngRet = bind(mlngSock, musrSockBuf, _
              Len(musrSockBuf))
lngRet = listen(mlngSock, 5)

lngRet = WSAAsyncSelect( _
 mlngSock, txtSockIn.hwnd, &H100, FD_ACCEPT)

Private Sub Form_Load()
    Me.Show
    Text1 = App.ThreadID
    Call ConnectionRequest
End Sub
Private Sub ConnectionRequest()
    lngRet = WSAStartup(&H101, musrStartup)
    mlngSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)

    musrSockBuf.sin_family = AF_INET
    musrSockBuf.sin_port = htons(CLng("1010"))
    musrSockBuf.sin_addr = htonl(INADDR_ANY)
    musrSockBuf.sin_zero = String$(8, 0)
    
    lngRet = bind(mlngSock, musrSockBuf, Len(musrSockBuf))
    lngRet = listen(mlngSock, 5)
    lngRet = WSAAsyncSelect(mlngSock, txtSockIn.hwnd, &H100, FD_ACCEPT)
    DoEvents

End Sub

Private Sub txtSockIn_KeyDown(KeyCode As Integer, Shift As Integer)
    mlngSock2 = accept(mlngSock, musrSockBuf, Len(musrSockBuf))
    Dim DBaccessObj As clsDBaccess
    Set DBaccessObj = CreateObject("DBsvrMT.clsDBaccess")
    DBaccessObj.ConnCli mlngSock2
    Set DBaccessObj = Nothing
End Sub

Set DBaccessObj = CreateObject( _
 "DBsvrMT.clsDBaccess")
DBaccessObj.ConnCli mlngSock2

Set DBaccessObj = Nothing

Public Sub ConnCli(ByRef SocketHDL As Long)
   frm_WinsockDummy.PConnectCli SocketHDL
End Sub
Public Sub PConnectCli(ByRef SocketHDL As Long)
   Winsock1.accept SocketHDL
   Text1 = App.ThreadID 
End Sub

Private Sub Winsock1_DataArrival(ByVal bytesTotal As Long)
　　　|
　　　|（中略：変数の宣言）
　　　|
    If connectFlag = 0 Then
        ' データの取得
        Winsock1.GetData strData, vbString
        intstr = InStr(1, Trim(strData), ",")
        If intstr > 0 Then
            ' 接続クライアント名
            txt_RemoteHost.Text = Left(Trim(strData), intstr - 1)
            ' ODBCデータソース名
            txt_dsn.Text = Mid(Trim(strData), intstr + 1, Len(Trim(strData)))
        End If
        
        Set en = rdoEnvironments(0)
        Set cn = en.OpenConnection(DSName:=txt_dsn.Text, _
                 Prompt:=rdDriverCompleteRequired)
        txt_LocalHost.Text = LOCAL_HOST
        connectFlag = 1
        Exit Sub
    End If
　　　|
　　　|（中略：データアクセスの処理）
　　　|
End Sub

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