Daily Archives: January 27, 2004

Lab

Hello World ด้วย GNU Autotools

เรื่องของเรื่องก็คือ อยากจะหัดใช้ Autotools สักหน่อย .. ง่ายสุดก็ต้องกับโปรแกรม Hello World นี่ล่ะ :D

แนะนำ GNU Autotools

ปกติแล้ว ถ้าเราเขียนโปรแกรมด้วยภาษาซีบนลินุกซ์หรือยูนิกซ์โดยที่โปรแกรมมีซอร์สไม่กี่ไฟล์ เราสามารถสั่งคอมไพล์ด้วยคำสั่ง cc หรือ gcc ได้ไม่ยาก แต่ถ้าโปรแกรมมีความซับซ้อนมากขึ้น มีหลายโมดูล แยกเป็นหลายไดเรกทอรี การสั่ง cc/gcc เพื่อ build โปรแกรมจะเริ่มยุ่งยากขึ้น วิธีที่สะดวกกว่าโดยทั่วไปก็คือเขียน Makefile ขึ้นมา ซึ่งช่วยให้การ build โปรแกรมทำได้โดยสั่ง make

อย่างไรก็ตาม การเขียน Makefile สำหรับโครงการซอฟต์แวร์ใหญ่ๆ ไม่ใช่เรื่องง่ายนัก และบ่อยครั้งจะมีปัญหาว่าไม่สามารถนำ Makefile ที่เขียนสำหรับ build บนแพลตฟอร์มนึงไปใช้งานบนแพลตฟอร์มอื่นได้ แม้จะเป็นระบบที่ใกล้เคียงหรือเป็นยูนิกซ์เหมือนกันก็ตาม เหตุก็เพราะเงื่อนไขในการ build โปรแกรมบนแพลตฟอร์มต่างๆ มักไม่เหมือนกัน การ build ซอฟต์แวร์ตัวเดียวกันบนแพลตฟอร์มต่างกันจึงมักต้องใช้ Makefile ที่ต่างกันตามไปด้วย

จากปัญหาดังกล่าวจึงมีการพัฒนาเทคนิควิธีต่างๆ เพื่อทำให้ซอฟต์แวร์สามารถพอร์ตไปใช้บนแพลตฟอร์มต่างๆ ได้ง่ายขึ้น หนึ่งในนั้นก็คือ GNU Autotools .. ด้วยกลไกของ Autotools นักพัฒนาซอฟต์แวร์มีหน้าที่ระบุเงื่อนไขที่จำเป็นในการ build ซอฟต์แวร์นั้นๆ โดยไม่ต้องห่วงเรื่องของแพลตฟอร์ม Autotools มีชุดเครื่องมือในการสร้าง Makefile ให้สำหรับแพลตฟอร์มนั้นๆ อัตโนมัติ ทำให้ซอฟต์แวร์สามารถพอร์ตไปใช้งานต่างแพลตฟอร์มได้ง่ายขึ้น

ปัจจุบันมีการใช้งาน Autotools กันอย่างแพร่หลายบนลินุกซ์และยูนิกซ์ อย่างที่เรามักจะเห็นขั้นตอนการติดตั้งซอฟต์แวร์โดยสั่ง ./configure; make; make install นั่นก็เป็นผลของ Autotools เหมือนกัน เพราะสคริปต์ configure โปรแกรมไหนๆ ก็สร้างมาจาก Autotools เกือบทั้งนั้น

มาดูกันสักหน่อยว่า Autotools ประกอบด้วยอะไรบ้าง

เครื่องมือ

เครื่องมือของ GNU Autotools หลักๆ ประกอบด้วย autoscan aclocal autoconf autoheader และ automake แต่ละตัวใช้สร้างไฟล์ที่จำเป็นในการ build ซอฟต์แวร์ และมีความสัมพันธ์กันดังที่แสดงในภาพ

จะเห็นได้ว่า นอกจากซอร์สโปรแกรมแล้ว ในขั้นต่ำสุดมีเพียง Makefile.am และ configure.in (หรือ configure.ac) เท่านั้นที่นักพัฒนาซอฟต์แวร์ต้องเขียนเอง ที่เหลือ Autotools สามารถสร้างให้เองอัตโนมัติ

aclocal ทำหน้าที่ในการหามาโครที่จำเป็นต้องใช้จาก configure.in สร้าง เอาต์พุตเป็น aclocal.m4 หากมีไฟล์ acinclude.m4 (user-defined macro) ก็จะถูกรวมเข้าไปด้วยในขั้นตอนนี้ ไฟล์ aclocal.m4 นี้จะเป็นอินพุตสำหรับ autoconf และ autoheader ต่อไป

autoconf ทำหน้าที่สร้างสคริปต์ configure จาก configure.in และ aclocal.m4 .. configure เป็นสคริปต์ที่ใช้ตรวจสอบระบบตามเงื่อนไขและสร้าง Makefile ที่เหมาะสมกับระบบนั้นอัตโนมัติ การสร้าง Makefile นั้น สคริปต์ configure ต้องการไฟล์สำคัญอีกตัวคือ Makefile.in ซึ่งสร้างจาก Makefile.am โดย automake

เครื่องมืออีกตัวคือ autoheader ใช้สร้าง config.h.in ซึ่งเป็นเท็มเพลตของ header ที่ configure จะเอาไปใช้งานอีกที

ลองมาดูตัวอย่างการใช้ Autotools กับโปรแกรมยอดฮิต Hello World!

Hello World Project

ก่อนอื่นสร้างไดเรกทอรีสำหรับโครงการก่อน ไฟล์ทั้งหมดในโครงการจะเก็บไว้ในไดเรกทอรีเดียวกันนี้

ไฟล์แรกที่ต้องเขียนก่อนก็คือซอร์สของ hello.c

#include <stdio.h>
int main() {
    printf("Hello world !");
    return 0;
}

แล้วก็เขียน configure.in อย่างง่ายๆ ประกอบด้วย

AC_INIT(hello.c)
AM_INIT_AUTOMAKE(hello,0.1)
AC_PROG_CC
AC_PROG_INSTALL
AC_OUTPUT(Makefile)

AC_INIT เป็นบรรทัดบังคับที่ต้องมีและต้องเป็นมาโครแรกของ configure.in เสมอ AM_INIT_AUTOMAKE ก็เป็นอีกหนึ่งบรรทัดที่จำเป็นต้องมีเมื่อต้องใช้งาน automake ส่วน AC_PROG_CC และ AC_PROG_INSTALL เป็นการระบุโปรแกรมที่ต้องการใช้งาน ในที่นี้คือ C compiler และโปรแกรม install บรรทัดสุดท้ายเป็นการระบุให้สคริปต์ configure สร้างผลลัพธ์เป็น Makefile

ได้ configure.in เรียบร้อยแล้ว ก็มาเขียน Makefile.am กัน … อย่างง่ายๆ ก็มีเพียงสองบรรทัด ระบุโปรแกรมที่จะ build และซอร์สของโปรแกรม

bin_PROGRAMS = hello
hello_SOURCES = hello.c

ขั้นตอนการสร้างสคริปต์ configure ก็มีเพียง

aclocal
autoconf
touch NEWS README AUTHORS ChangeLog
automake --add-missing

บรรทัดที่สามอาจจะดูประหลาดกว่าเพื่อน และไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของ Autotools คำสั่ง touch ใช้ในการแก้ไข timestamp ของไฟล์ แต่เราสามารถนำมาใช้สร้างไฟล์ dummy (ขนาดเป็น 0 byte) ได้ด้วย ในตัวอย่างนี้ใช้ touch สร้าง dummy ไฟล์ชื่อ NEWS README AUTHORS ChangeLog ตามลำดับ ทั้งสี่ไฟล์ไม่มีข้อมูลอะไรเลย แต่ที่ต้องสร้างไว้เพราะ automake จะตรวจหาไฟล์เหล่านี้ขณะทำงาน ถ้าไม่พบไฟล์ทั้งสี่ก็จะเกิด error ขึ้น .. ในภายหลังเราอาจจะแก้ไขไฟล์เหล่านี้เพื่อเพิ่มรายละเอียดเกี่ยวกับการพัฒนาซอฟต์แวร์ แต่ตอนนี้ทำเป็นอย่างนี้ไว้ก่อน

ออปชัน --add-missing ที่ใส่ให้กับ automake เป็นการบอกให้ automake สร้างไฟล์ที่ขาดไปอัตโนมัติ เสร็จขั้นตอน automake แล้วเราก็พร้อมที่จะ build โปรแกรม Hello World กัน

./configure
make
make install

ที่จริงแล้ว Makefile ที่สร้างโดยสคริปต์ configure จะเตรียมกฏในการ make ไว้ให้อีกหลายตัว เช่น

make uninstall
make clean
make maintainer-clean
make distclean
make dist
make distcheck

ทั้งหมดนี่ก็เป็นตัวอย่างง่ายๆ ในการใช้ GNU Autotools .. รายละเอียดของ Autotools ยังมีอีกเยอะมาก เรายังไม่ได้ลองใช้ autoscan และ autoheader กันเลย การพัฒนาโครงการซอฟต์แวร์ในทางปฏิบัติยังมีรายละเอียดอีกพอสมควร อย่างเช่น การจัดไดเรกทอรี และการทำไลบรารี เอาไว้วันหลังจะมาเล่าให้ฟัง

Reference

  1. เทพพิทักษ์ การุณบุญญานันท์, แนะนำ GNU autotools, ประชุมเชิงปฏิบัติการ “การใช้ Development Tool เพื่อการพัฒนาซอฟต์แวร์บนลีนุกซ์“, มหาวิทยาลัยขอนแก่น, สิงหาคม 2546
  2. G. V. Vaughan, B. Elliston, T. Tromey and I. L. Taylor, “GNU Autoconf, Automake, and Libtools“, http://sources.redhat.com/autobook/
Lab

ใช้ x2x แทน KVM switcher

ผมมีเครื่องที่ใช้งานประจำอยู่สองเครื่องคือ Peorth และ Yggdrasil .. ปกติแล้วก็จะใช้มอนิเตอร์ คีย์บอร์ด เมาส์สองชุด โต๊ะเขาออกแบบให้วางคีย์บอร์ดและเมาส์เพียงชุดเดียว การจะวางสองชุดจึงไม่สะดวก ยิ่งผมต้องสลับการใช้งานบ่อยๆ ก็ยิ่งเป็นปัญหา สุดท้ายก็เลยกัดฟันซื้อ KVM Switcher ขนาดสี่พอร์ตมาตัวนึง ราคาประมาณสามพันกว่าบาท .. แต่เพราะผมมีจอแสดงผลอยู่แล้วสองจอ (จอ TFT ของ Peorth ซึ่งเป็นโน้ตบุ๊ก และมอนิเตอร์ของ Yggdrasil ที่เป็นเครื่องเดสก์ทอป) ผมเลยต่อเฉพาะคีย์บอร์ดและเมาส์เข้ากับ KVM switcher .. ไหนๆ ก็พูดถึง KVM แล้ว ขอบ่นหน่อยละกัน :P … เจ้า KVM Switcher ที่ผมซื้อมานี่มันมีฮอตคีย์สำหรับสลับการควบคุมไปยังแต่ละเครื่อง มันก็น่าจะสะดวกดีใช่มั้ยครับ ? แต่ฮอตคีย์ของมันคือ กด Ctrl+Alt+Shift พร้อมกันทีนึง จากนั้นกดเลขพอร์ต (1 2 3 หรือ 4) ทีนึง และกด Enter อีกทีนึง สรุปคือต้องกดตั้งห้าปุ่มในสามจังหวะ แบบนี้มันเป็น ‘ฮอต’ คีย์ตรงไหนฟะ เฮ่อ .. สมน้ำหน้าตัวเองไม่ถามให้ดีก่อน (.. แต่ตอนซื้อนั่นไม่คิดว่าจะมีฮอตคีย์ที่กดยากขนาดนี้นี่หว่า เคยใช้แต่กด Ctrl x 2 ก็เลยนึกว่าจะเหมือนกัน .. ซวยไปครับ)

แล้ววันนึง ระหว่างหาข้อมูลในกูเกิ้ลสายตาก็เหลือบไปเห็น Software-based KVM ซึ่งเป็นซอฟต์แวร์ที่ทำงานได้เหมือน KVM switcher คือสามารถใช้คีย์บอร์ด เมาส์ มอนิเตอร์ เพียงชุดเดียวในการควบคุมคอมพิวเตอร์หลายๆ เครื่อง โดยแต่ละเครื่องต้องรันซอฟต์แวร์ KVM และต้องเชื่อมกับเครือข่าย ผมเห็นว่าน่าสนใจก็เลยค้นเพิ่มเติมแล้วก็เจอ Software-based KVM switcher ที่เป็นโอเพ่นซอร์สด้วย ที่กล่าวถึงกันบ่อยๆ ก็มีสามตัวคือ Synergy x2vnc และ x2x … สองตัวแรกขั้นต้นผมลองแล้วแต่ไม่ประสบผลสำเร็จ ประกอบกับความต้องการของโปรแกรมดูจะมากเกินความจำเป็น ก็เลยข้ามมาลอง x2x ซึ่งกลายเป็นซอฟต์แวร์ที่ลงตัวที่สุดในเงื่อนไขที่ผมตั้งไว้ คือ สองเครื่อง สองจอ หนึ่งคีย์บอร์ด หนึ่งเมาส์ สลับการควบคุมง่าย โปรแกรมเล็ก และทำงานได้อย่างปลอดภัย (เรื่องมากจังแฮะ)

x2x

โปรแกรม x2x ยอมให้คีย์บอร์ดและเมาส์ที่เชื่อมกับคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งไปควบคุมคอมพิวเตอร์อีกเครื่องนึงได้ นั่นคือ คีย์บอร์ดและเมาส์ชุดเดียว คุมเครื่องได้หลายเครื่อง (ผมเดาว่าได้เต็มที่สามเครื่อง เพราะอะไรเดี๋ยวมาดูกัน) .. จากชื่อคงพอเดาได้ว่ามาจาก X-to-X ซึ่งแปลว่ามันทำงานกับระบบเอ็กซ์วินโดว์โดยไม่จำกัดแพลตฟอร์ม (ถ้าติดตั้ง X บนวินโดว์ส ก็ใช้กับวินโดว์สได้) .. ขนาดโปรแกรม x2x ก็เพียงแค่ 20 กว่ากิโลไบต์เท่านั้นเอง และการสลับการควบคุมก็ทำได้โดยเลื่อนเมาส์ไปมาระหว่างสองจอภาพ สะดวกดีทีเดียว .. และเช่นเดียวกับ Software-based KVM ทั้งหลาย สิ่งที่ x2x ต้องการก็คือเครื่องที่จะใช้งานก็ต้องเชื่อมอยู่บนเครือข่าย

ภาพนี้เป็นคอนฟิกของผมที่ใช้อยู่ ประกอบด้วยคอมพิวเตอร์สองตัว Peorth กับ Yggdrasil .. มอนิเตอร์ของเครื่อง Yggdrasil อยู่ทางขวามือของโน้ตบุ๊ก Peorth ผมจะใช้คีย์บอร์ดและเมาส์ที่ต่อกับ Peorth ในการควบคุมทั้งสองเครื่อง

x2x ต้นฉบับให้มาเป็นซอร์ส สำหรับผู้ใช้ TLE 5.5 ผมทำ rpm ให้แล้ว apt-get ได้เลยครับ .. ดิสโตรอื่นจะคอมไพล์เองก็ได้ครับ ใช้แค่ทูลพื้นฐาน + Xlib เท่านั้นเอง

wget -c http://ftp.digital.com/pub/Digital/SRC/x2x/x2x-1.27.tar.gz
tar -xvzf x2x-1.27.tar.gz
cd x2x-1.27
xmkmf
make

ก็จะได้ x2x เป็นไบนารีมาหนึ่งตัว ก๊อบปี้ไปไว้ที่ ~/bin หรือ /usr/bin หรือ /usr/local/bin ก็ได้ เสร็จแล้วก็สั่งรันโดยระบุพารามิเตอร์ว่าจะเข้าไปควบคุม X display ตัวไหน อย่างกรณีของผม คือต้องการให้ Peorth สามารถควบคุม X display บน Yggdrasil ได้ ก็จะเรียกใช้ x2x บน Peorth ด้วยคำสั่ง:

x2x -to yggdrasil:0.0 -east

โดย

  • -to yggdrasil:0.0 เป็นการระบุ X display ที่ x2x จะเชื่อมเข้าไปควบคุม ในที่นี้คือ :0.0 ของ yggdrasil (yggdrasil เป็น hostname ของเครื่อง Yggdrasil ผมตั้งไว้ใน /etc/hosts .. ตรงนี้อาจจะใช้ FQDN หรือไอพีแอดเดรสไปเลยก็ได้)
  • -east เป็นการระบุว่า yggdrasil:0.0 นั้นอยู่ทิศตะวันออก หรือทางขวามือของ Peorth .. หากอยู่ซ้ายมือก็จะใช้ -west .. ตรงนี้เองที่ทำให้ผมเดาว่ามันคุมได้มากที่สุดสามเครื่อง คือเครื่องที่ต่อคีย์บอร์ดและเมาส์ เครื่องทางซ้ายมือ และเครื่องทางขวามือ

เมื่อสั่งงานแล้ว x2x ก็จะทำการเชื่อมไปยัง X display yggdrasil:0.0 ของ Yggdrasil และคอยตรวจจับการเคลื่อนไหวของเมาส์ที่เชื่อมกับ Peorth หากเคอร์เซอร์ของเมาส์เลื่อนมาจนเลยขอบขวาบนจอภาพของ Peorth เคอร์เซอร์ก็จะโผล่มาที่ขอบซ้ายบนจอภาพของ Yggdrasil ทั้งเมาส์และคีย์บอร์ดที่ต่อกับ Peorth ก็จะเข้ามาควบคุมเครื่อง Yggdrasil และในทำนองเดียวกัน หากเลื่อนเมาส์จนเลยขอบซ้ายของ Yggdrasil เคอร์เซอร์ก็จะกลับมาที่ Peorth การควบคุมก็จะโอนกลับมาที่ Peorth

ในช่วงแรก ผมต้องให้ X บน Yggdrasil เปิดพอร์ต 6000/TCP เพื่อรอรับการเชื่อมต่อจากเครื่องภายนอก และต้องสั่ง

xhost +peorth

เพื่ออนุญาตให้ Peorth เชื่อมต่อเข้ามาได้ (peorth = hostname ของ Peorth) .. แต่อย่างที่รู้กันว่า การเปิดพอร์ต 6000/TCP เป็นเรื่องที่ไม่ค่อยโสภาเท่าไหร่นัก เพราะมันเป็นการทำให้ระบบมีช่องโหว่ด้านความปลอดภัยรูบะเร่อ

ความปลอดภัย ?

x2x ไม่มีระบบความปลอดภัยใดๆ เลย การเชื่อมต่อของ x2x ใช้โพรโตคอลของ X เพียงอย่างเดียว ซึ่งค่อนข้างเปราะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องเปิดให้ X ใช้งานผ่านเครือข่ายได้ นอกจากนี้การเชื่อมต่อ X display เปลือยๆ ก็ไม่ปลอดภัยเพราะไม่มีการปกป้องข้อมูลด้วยวิธีใดๆ เลย ถ้าเทียบ X เป็น remote login มันก็แย่พอๆ กับ telnet นั่นล่ะครับ .. โจทย์จึงกลายเป็นว่า ผมต้องหาทางใช้ x2x โดยไม่ผ่านพอร์ด 6000/TCP ของ X และต้องทำให้การเชื่อมต่อระหว่างสองเครื่องปลอดภัยมากพอด้วย ..

คำตอบของโจทย์นี้ไม่ยากเลย .. SSH tunnel นั่นเอง :D .. หลักการก็คือ แทนที่จะใช้ x2x เชื่อม X display เปลือยๆ ก็ใช้ SSH เชื่อมเข้าไปที่เครื่องปลายทางแล้วรัน x2x เชื่อมกับ :0.0 ที่ปลายทางเพื่อให้มันส่งข้อมูลผ่าน SSH tunnel กลับมาที่ต้นทาง .. ซึ่งหมายความว่าปลายทางจะต้องติดตั้ง x2x ไว้ ส่วนต้นทางที่เป็นตัวควบคุมไม่ต้องมีอะไรเลยนอกจาก SSH client :D ด้วยวิธีนี้ผมก็ไม่ต้องเปิดพอร์ต6000/TCP เพราะ x2x เชื่อมเข้า :0.0 ตรงๆ โดยไม่ผ่านชั้นของเครือข่าย จึงไม่ต้องสั่ง xhost ด้วย .. และการเชื่อมต่อทั้งหมดถูกห่อด้วย SSH ซึ่งมีการเข้ารหัสข้อมูลทุกชิ้นจึงไม่ต้องกังวลเรื่องข้อมูลรั่วบนเครือข่าย แถมการสั่งงานก็ไมได้ยากอะไรเลย แบบนี้ผมชอบแฮะ :D .. กลับมาดูคอนฟิกของผมอีกที

  • มอนิเตอร์เครื่อง Yggdrasil อยู่ขวามือของ Peorth
  • ใช้คีย์บอร์ดและเมาส์ของ Peorth
  • ติดตั้ง x2x บน Yggdrasil

การเชื่อมต่อที่เครื่อง Peorth ก็จะสั่งแบบนี้:

ssh -f yggdrasil x2x -to :0.0 -east

ssh ก็จะเชื่อมไปที่เครื่อง Yggdrasil แล้วรันคำสั่ง ‘x2x -to :0.0 -east’ ที่เครื่อง Yggdrasil ผลลัพธ์การทำงานจะถูกส่งกลับผ่าน tunnel ของ SSH ที่เราเชื่อมไปนั่นเอง ออปชัน -f เป็นการสั่งให้ SSH รันเป็น background ดังนั้นเมื่อ SSH เชื่อมต่อไป Yggdrasil ได้สำเร็จก็จะกลับมาที่เชลล์ทันที

เท่าที่ทดลองดูวิธีห่อ x2x ด้วย SSH นี่ได้ผลดีทีเดียว การตอบสนองก็รวดเร็วดี .. ผมลองวัดอย่างหยาบๆ พบว่า ถ้าขยับเมาส์ไม่หยุดจะมันจะส่งข้อมูลเข้าเครือข่ายในอัตราประมาณ 20 กิโลไบต์ต่อวินาที ถ้ากดคีย์บอร์ดค้างก็ใช้ราวๆ 8 กิโลไบต์ต่อวินาที ซึ่งผมคิดว่าไม่ใช่เรื่องใหญ่เพราะการใช้งานลักษณะนี้เครื่องคอมพิวเตอร์ทั้งสองเครื่องต้องอยู่ใกล้ๆ กัน (หรืออย่างน้อยจอมอนิเตอร์ก็ต้องอยู่ใกล้ๆ กัน) การเชื่อมต่อก็น่าจะอยู่บนเครือข่ายเดียวกัน อัตราการส่งข้อมูล 20-30 กิโลไบต์ต่อวินาทีจึงไม่ใช่ปัญหา .. ห้องแล็บที่ผมนั่งประจำมีเครือข่ายสามวง สอง ASes ผมลองย้าย Yggdrasil ไปอยู่เครือข่ายอื่นก็ใช้งานได้ไม่มีปัญหา

สรุปตอนนี้ผมก็ไม่จำเป็นต้องใช้ KVM Switcher แล้ว .. มีใครสนใจจะซื้อต่อมั้ยอ่ะ :P