ESPer2006 情報家電プロトコルスタック開発の展開
- 1. CyberGarage 情報家電プロトコルスタック開発の展開 今野 賢 (Satoshi Konno) skonno@cybergarage.org http://www.cybergarage.org 2006年05月20日 ESPer2006
- 3. CyberGarage未踏での開発物 ■概要 組み込みシステム向け情報家電プロトコルスタックとしてUPnPを実装する。 将来の組込みシステムの高性能化を見越した高機能版と、最低限機能を有する 軽量版を実装 C++およびJava版のUPnPプロトコルスタックの開発経験を活かし、軽量なUPnP プロトコルスタックを開発する。実装はC言語を想定しており、簡便さをそのままに、 実行速度およびプログラムサイズを考慮しながらデバイス回りの必要最低限の 機能から実装する。手順として、WindowsおよびUnixプラットフォームで基本 機能実装確認後、各プラットフォームへの移植する ■高機能版 既に開発済みC++ 版のUPnPプロトコルスタックをベースに、XMLパ－サー等の 軽量化および移植作業をベースに実装。 ■軽量版 ■対応プラットフォーム 組み込み系 : T-Engine、μITRON、BTRON、WindowsCE PC系 : Windows(WIN32)、Linux、MacOSX ■概要 ２００４年度第２回 (２００４年１１月～２００５年８月)
- 4. CyberGarageUPnPとは? ■実装機能詳細 機能 詳細 高機能版 軽量版 基本設計 - ○ SSDP ○ ○ GENA ○ ○ SOAP ○ ○ XML ○ ○ HTTP ○ ○ UPnP ○ ○ 入出力 ○ - ネットワーク ○ ○ 時刻管理 時間管理仮想化関数 ○ ○ タスク タスク管理仮想化関数 ○ ○ 排他制御 排他制御管理仮想化関数 ○ ○ 文字操作 文字列操作、トークン分割関数等 ○ ○ データ構造 ベクタ構造?双方向リスト構造関数等 ○ ○ UPnPデバイス発見/応答サーバ?クライアント機能 UPnPサービス要求/応答サーバ?クライアント機能 SOAPメッセージサーバ?クライアント機能 XMLパーサー/ツリー構造操作機能 HTTP/1.1(RFC2616)サーバ?クライアント機能 UPnPデバイス/コントロールポイント関連機能等 ファイル入出力共通関数 / Java互換入出力ストリーム ソケット(TCP/UDP)仮想化関数、URL処理機能等 ■UPnPとは? 家庭ネットワーク規格として、マイクロソフト版ネットワーク版PnPとして提唱。同様な 技術としてはSunのJini、AppleのBonjour等。 規格としてはSOAP等のオープンスタンダードな仕様を組み合わせてたものであり 仕様は一般に公開されている。
- 5. CyberGaragePM助言内容/成果 ■省サイズ オブジェクトサイズを100KBとの目標設定に向けて設計および 実装作業を進めたが、UPnP全機能を実装の対象と方向転換 した要因もあり、結果として最終的なオブジェクトサイズは モジュール選択(コンパイルオプション)により軽量版実績は 230KB～180KBにて完了。 他ベンダーのC言語による実装調査の結果も、200KB程度であり、ある程度妥当な 結果と思われる。ただし、ライブラリ関数領域節約のため、可能なものはマクロ展開 したため、ある程度の可読性は犠牲となった。 ■モジュール化 ユーザー側で、組み込みたい機能を取捨選択できるよう軽量版に関してはコンパイル オプションによるモジュール指定を可能とした。 UPnPデバイス(サーバ)機能/コントロールポイント(クライアント)機能部に大別し、UPnP デバイス機能も、開発者が取捨選択可能なようコンパイルオプションを導入した。 軽量版 230KB コンパイルオプション コントロールポイント機能無効 × ○ ○ ○ ○ デバイス購読機能無効 × × ○ ○ ○ デバイスアクション機能無効 × × × × ○ デバイス問い合わせ機能無効 × × × ○ ○ オブジェクトサイズ 227KB 211KB 194KB 187KB 178KB 有効:○ 無効:×
- 6. CyberGarage ■対象ユーザ 成果公開 UPnPによる家庭内ネットワークまたは組み込み機器の相互接続環境構築の必要性の ある開発者が主対象。対象者は、個人および企業、商用?非商用を問わない。 またオープンソースであるため、各プラットフォーム移植、HTTPクライアント/サーバー 実装等の教育的側面もあり。 ■試験公開 No 代表者 所属 貢献内容 1 Aapo Makela Nokia 2 Johannes Gutlebe CERN 3 Theo Beisch 未確認 4 Rosfran Borges 未確認 軽量版評価 軽量版評価/設計アドバイス 軽量版評価/libxml2(XMLパーサ)対応/バグフィックス 軽量版評価/WindowsCE対応/バグフィックス 本公開に先立ち、軽量版を下記ユーザーに試験公開した。試験公開の結果として 以下のような貢献があり、本成果物に反映させた。 No 成果物 URL 1 高機能版 http://www.cybergarage.org/net/upnp/cc/index.html 2 軽量版 http://www.cybergarage.org/net/upnp/c/index.html ■本公開 高機能版/軽量版共にオープンソース(BSDライセンス)として公開予定。SourceForgeとの 併用を予定しており、同サイトの承認が取れ次第下記URLにて公開予定。
- 7. CyberGarage特徴(1) ■オブジェクト指向 BOOL upnp_clock_actionreceived(CgUpnpAction *action) { char *currTime = …..; char *actionName = cg_upnp_action_getname(action); CgUpnpArgument *currTimeArg = cg_upnp_action_getargumentbyname(action, "CurrentTime"); cg_upnp_argument_setvalue(currTimeArg, sysTimeStr); return TRUE; } <?xml version="1.0"?> <scpd xmlns="urn:schemas-upnp-org:service-1-0" > …. <actionList> <action> <name>GetTime</name> …... </action> </actionList> </scpd> <?xml version="1.0" ?> <root xmlns="urn:schemas-upnp-org:device-1-0"> …… <device> <deviceType>urn:schemas-upnp-org:device:clock:1</deviceType> …… </device> </root> /**** デバイス初期化 ****/ CgUpnpDevice *clockDev = cg_upnp_device_new(); /**** デバイス定義情報設定 ****/ cg_upnp_device_parsedescription(clockDev, CLOCK_DEVICE_DESC, strlen(CLOCK_DEVICE_DESC)); /**** サービス取得/定義情報設定 ****/ CgUpnpService *timeService = cg_upnp_device_getservicebyname(clockDev, "urn:schemas-upnp-org:service:timer:1"); cg_upnp_service_parsedescription(timeService, CLOCK_SERVICE_DESC, strlen(CLOCK_SERVICE_DESC); /**** アクション処理関数設定 ****/ CgUpnpAction *getAction = cg_upnp_service_getactionbyname(timeService, “GetTime”); cg_upnp_device_setactionlistener(clockDev, upnp_clock_actionreceived); /**** デバイス開始 ****/ cg_upnp_device_start(clockDev); …… /**** デバイス停止 ****/ cg_upnp_device_stop(clockDev); /**** デバイス解放 ****/ cg_upnp_device_delete(clockDev); UPnP機能を抽象化/隠蔽。開発者はデバイスXML定義およびアクション関数を作成する だけであり、既存アプリケーションのUPnP対応も容易。 UPnPデバイス定義(CLOCK_DEVICE_DESC) UPnPサービス定義(CLOCK_SERVICE_DESC) アクション関数(upnp_clock_actionreceived)
- 8. CyberGarage特徴(2) ■軽量性 組み込み系であるT-Engine/μITRONを対象プラットフォームとし、高機能版を含めて軽量性 を重視した。高機能版は従来より軽量化し、軽量版のオブジェクトサイズは220KB。 本成果物を含め、開発者はC/C++/Javaの多様プログラム言語の選択が可能である。また 各プログラミング言語版の基本設計は共通であり、その移行は容易である。 ■多言語対応 C++版 Java版 C言語版 using namespace CyberLink; Device *dev = new Device(); dev->loadDescriptoin(….); dev->setActionListener(dev); dev->setQueryListener(dev); dev->start(); …… dev->stop(); import org.cybergarage.upnp; Device dev = new Device(); dev.loadDescripton(……); dev. setActionListener(dev); dev. setQueryListener(dev); dev.start(); …… dev.stop(); CgUpnpDevice *dev = cg_upnp_device_new(); cg_upnp_device_parsedescription(dev, ….); cg_upnp_device_setactionlistener(dev, …); cg_upnp_device_setquerylistener(dev, …); cg_upnp_device_start(dev); …… cg_upnp_device_stop(dev); ■移植性 一般的なWindows(WIN32)やLinuxプラットフォームだけではなく、Unix全般および 組み込み系のT-Engine/μITRONを含む、幅広いプラットフォームを対象としている。 機種依存部は基本機能部のみで、他プラットフォームへの移植対応も容易 ■オープンソース オープンソースの一般的な特徴については割愛するが、公開ライセンスとしてBSDを 選択しているため、商用/非商用を問わず同ライセンス下で自由に活動できる。 また、試験公開時にもユーザーからの貢献があり、今後も完成度向上に向けて、 優秀な技術者の協力が得られる点も魅力である。
- 9. CyberGarage成果物利用実績① - Nokia ■ 組み込み機器 Nokia社の今年のQ3発売予定(現時点ではQ4にスリップ)の下記組み込み機器(Nokia 770) の開発メンバーが試験実装中。 Nokia社とは、今後も共同開発作業を継続。当面の目標としては、軽量版を用いた同アプリ ケーションの開発および他オープンソースプロジェクトを利用した高機能/信頼性の確保を 主眼とする事で合意。
- 10. CyberGarage成果物利用実績② - CERN ■ 研究用途 数多くのパッチ貢献を頂くと共に、本成果物の完成度が評価され、研究用のサービス発見 プロトコルを既存のSLP(Service Location Protocol)からUPnPベースへの移行を本格的に 検討中との連絡もあり、今後の普及に期待。
- 18. CyberGarage家庭内ネットワークゲートウェイ リモートデスクトップとは異なる方式で、セキュリティを考慮しつつ家庭内ネットワーク 機器を透過的に使えるようなシステムを開発中 ■家庭内ネットワークゲートウェイ ■システム構成図 Authentication CyberGarage UPnP Proxy UPnP Gateway (Client Mode) UPnP Gateway (Server Mode) ProxyProxy Control Point (Proxy) Control Point (Proxy) Virtual Device UPnP Control Point UPnP Device SSDP Search SSDP Response SSDP Notify HTTP Request HTTP Response SSDP Notify SSDP Search SSDP Response C re at e Vi rt u al D e vi c e HTTP Proxy HTTP Requett HTTP Response HTTP Request HTTP Response SSDP Search SSDP Response SSDP Notify AuthenticationLogin Register Client
- 20. CyberGarage 終わり