サーバサイドプログラム

WWW のさらなる仕組み

動的WEBページ

WWWとはで説明したように、 WWW サーバは基本的にはあらかじめ用意されたページを返すのですが、もっと自分のページを動的にしたい、例えば、「来訪者カウンタ（自分のページに何人来たか）を表示させたい」とか「メッセージを何か書きこんでもらう」などという要求があるのは当然のことです。

これを実現しようと思えばやはり「プログラム」が必要です。ただ一言で「プログラム作ってWEBページで動かす」といっても、大きく次の２つにわかれます。

クライアントサイド（クライアント側のブラウザ上)で動かす
サーバサイド（ＷＷＷサーバマシン上[プロバイダのサーバ等]）で動かす

です。これらのうち前者のクライアント側（ブラウザ）で動くものとしては、 JavaScript, Java applet や VBScriptなどがあります。これらのものは基本的に 状態が保存できない ため、ユーザの使い勝手をよくするとか、見た目を修飾するとかにもっぱら用いられます（とりあえずここでは説明を省略します）。

後者は、最近では「Webアプリケーション」と呼ばれることが多いものですが、「サーバ側で動かす」ことにより、サーバー上のデータ（情報）を変化・保存することが可能となりますので、多彩な応用ができます。ネット通販に代表されるように、現在のインターネットビジネスは、この技術無しでは考えられません。サーバー側でプログラムを動かす方法としては、Java Servletや ASP.NET 、SSI (Server Side Include) 等がありますが、まずは最も基本的で一般的な CGI (Common Gateway Interface) をとりあげます。

CGIとは？

CGI とは、サーバーホスト上で、WWW サーバプログラムが自分以外のプログラムを呼び出し、目的とする処理を依頼し、（HTML形式で記述されている）処理結果をWWW ブラウザに送りかえす仕組みです。ここで、呼び出した外部プログラムのことをゲートウェイと呼ぶことがあり、CGI という言葉ができました。以下の図のように、サーバーが外部プログラムの助けを借りて処理をおこなっています。（上の普通の WWW の場合と見比べながら仕組みを理解するのが良いかもしれません。）

CGI

この外部プログラムはそのサーバー上で動くプログラムであればどのような言語・開発環境でも良いです。とはいえ、多くの場合 perl が最も一般的でした。それは、perl の特徴が CGI の要求によくマッチしていたからなのです（が、それは後述しています）。

最近のトレンドとしては、perl でごりごり書くのははやらなくて、 PHP/Python/Ruby で書き、さらに言うと、スクラッチから書くのではなくアプリケーションフレームワーク使って開発、というものが大規模サイトでも主流となっているようです（別途解説）。

(以下、興味のある人は独習してみてください)

CGIを含めた Web ページの設置方法

ここでは、一般的な（？UNIX系のサーバで、設定次第でなんとでもなるけど、大抵のデフォルト設定では、の意）CGIを含めた Web ページの設置の方法を説明します。付録：学内でのWWWページの設置も参考にしてください。

その前に、当然CGIが許可されているサーバにページを設置する権限（アカウント）がある、という前提があります。一般には各自のホームディレクトリの直下の public_html/ というディレクトリの下が、個人のページを設置するディレクトリです。もし無い場合はサーバに login して
```
mkdir ~/public_html
chmod 755 ~/public_html
```
として、ディレクトリを作って、パーミッション（読み／書き／実行の許可）を与えておきましょう。"~" は、ホームディレクトリを表す特殊記号です。 755 の意味ですが、これは実は８進数で、左から「自分」「同じグループ」「それ以外のユーザ」についての属性を表しています。そして、それぞれの８進数＝３ビットについて
- 頭のビット（４の位）：読み込み可能
- 中のビット（２の位）：書き込み可能
- 最後のビット（１の位）：実行可能
という意味です。すると、755 とは、自分自身は読むのも書き込むのも実行も可能、それ以外は読むのと実行は可能で、書き込みは不可、という意味になります。慣れるまではピンとこないかもしれませんが、おいおい分かってくると思います。chmod では、上のような８進数で直接パーミッションを指定するほか、
```
chmod +x ~/public_html
```
とすることで実行可能 (eXecutable) にする、という操作も可能です。詳細は略します。
そして、以前に作ったページがある人はそのファイルを、無ければ以下のような内容のファイルを、その public_html の下に index.html というファイル名で置きます。
```
<html>
<body>
This is a test page.
</body>
</html>
```
Windows PC （以下、PC）がメインな人の場合、サーバである別マシンにファイルを「置く」方法ですが、いくつかあります：
- un*x 上でエディタ（テキスト編集プログラム、「メモ帳」みたいなもの）を使ってファイルを作成する；telnet で liweb ログインして作業するということです。cat だけではあまりに非効率というわけで liweb には、標準的エディタの vi がもちろんありますが、そのほか、もう少し単純な nano というものがあるので、利用するのも可です。emacs は残念ながらインストールされてない模様です。
```
 nano 「ファイル名」
```
  とうつだけでエディタが使えるようになります。一通り編集が終ったら ESC （エスケープキー）をおすとメニューが出て来ますので、エンターを２回うってもらえれば書きこんで終了します。
- 但し、学内にかぎっていえば telnet は必要なくって、liweb 上のディレクトリ・ファイルは、Windows での「ホームディレクトリ」の下の
```
I:\unix\
```
  以下にある、すなわち Windows ドメインの各自のディスク領域は unix 環境でも共有されていますので、ここ（の public_html 以下）にコピーするか、最初から
```
I:\unix\public_html\
```
  の下に「メモ帳」や「TeraPad」等の Windows 上でのエディタで作成すればいいわけです。とはいえ後述するように TeraPad がお勧めです。
  1. TeraPad では、改行コードの指定ができます。un*x　では後で述べるように ^J = LF (Line Feed) だけで改行を意味しますので、このように設定すれば、nkf 等で変換するような必要はなくなります。ファイルをおいてアクセスした時 "Internal Server Error" となった場合は、まずこの改行コードを確認してください。
  2. さらに、さらに、どうも Widnows 側から liweb にファイルを作ると、デフォルトのファイル属性は
```
-rwx--xr-x    1 maechan  Doctor        251 Nov 13 09:39 sample.cgi
```
    と（ちょっと変だけど…普通は644 か 755 なのに何故 715?) なるような設定みたいです。そうすると、普段はCGI の設定のために TeraTerm でログインする、という作業は不要となります。
    パーミッションの設定だけでも自分でするなら、ログインしたあと（$ はプロンプトのつもり）；
```
$ cd public_html
$ chmod 755 foobar.cgi
$ logout
```
    (foobar.cgi はファイル名）だけ覚えていればＯＫということになります。
    それはそれとして、サーバー内で実際にどのようなことが行われているかを知っておくことは必要ですし、学外の環境では un*x の知識は必須だと思いますので、出来るだけ telnet での操作も覚えておいてください。
    …とはいえ、ここでつまずいて先に進むことが出来ないのも困るので、簡単なシェルスクリプトを作りました。 html やCGIを作ったら、そのたびに liweb にログインして
```
/home/doctor/maechan/unix/bin/setperm
```
    と打ちこんでもらうと、パーミッションの設定が適切に出来ると思います。いちいち面倒な場合は、上で述べているように設定ファイル .cshrc を自分のホームにおいておけば、単に setperm と打つだけで設定できます。
  3. 前に何人かの学生さんから「TeraTerm での入力ミス等の修正方法がわからない」という問いをうけました。実は、アルファベットや数字や記号以外の特殊キーの動作については stty というコマンドで再設定が可能なのですが、とりあえずbackspace で１文字削除をしたい場合（デフォルトでは shift+backspace だとうまくいくみたいです）は；
```
stty erace ^H 
```
    (^H はほんとは１文字でbackspace を打ったときに出る文字）とコマンドで打つと、それ以降は backspace で１文字消去できます。これをログインするたびに打ち込むのは面倒、という場合は、(csh 使いの場合は）ホームディレクトリの .login というファイルに書いておけば、ログインした時に自動的に読み込んで処理してくれますので、そのようにしてください。上述の dot-files の中にサンプルを置いてありますので、コピーしてログインしなおせば問題は無くなっているはずです。
public_html 内におくだけでは駄目な場合があり、上述のようにパーミッションのチェックが必要になります。index.html の場合だと liweb にログインして
```
 ls -l index.html 
```
として
```
-rwxr-xr-x    1 maechan  maechan      1508 Nov  9 07:21 index.html
```
のように、誰でも読めるようになっていればＯＫです。なっていなければ
```
chmod +r index.html
```
として読み出し許可してやります。
CGI も同様に、事前に作っておいてもいいですし、その場で (un*x 上で）編集してもいいですし、とにかく foobar.cgi というファイルを作ります。そして、実行可能にしておけば動くはず、です（コードの問題は後述）

perl 超入門

特徴

perl とは、WWW サーバ上で動く CGI プログラムとして使用できるプログラミング言語のうち、最もよく利用されるものの１つです。その特徴は以下の通りです。

インタプリタ、つまりコンパイルの必要のないプログラムを書けばすぐ動かせる言語です。C言語などで開発する場合はサーバーでコンパイル・リンクしてやらないと動かせない、つまり大抵の場合シェルアカウントが必要ですが、perl ならそんな手間は不要です。
上に関連して、サーバのアーキテクチャに依存してないので、サーバプログラムが (apache など）同じものであれば、ほとんどそのままでどこにもっていっても同じように動きます。コンパイルされたバイナリプログラムは、一般に機種（CPU、OSの種類）に依存するので、別の機種に持っていっても普通は動かないです。ちょっと思いつくだけでも、サーバーには Pentium/II/III (Intel)、Sparc (SunMicrosystems), Alpha (HP(旧Compaq(元 DEC)))など、いろんな可能性があるでしょう。インタープリタで動く perl ならその機種の心配は無用です。

CGI のさわり

本来はここでさらに perl の仕様を詳細に説明すべきですが、興味ある人は最低限の説明を参照してみてください。

ここでは、とりあえずまずは最初ということで、perl で CGI を構成することにします。最終的には HTML を出力するわけですので、その場合、もっとも普通にかつ頻繁に使うのは「print」すなわち引数で与えられた文字列をそのまま標準出力に書き出す命令になります。 print 命令の書き方は以下の通りです。

print  "ブラウザに送りたい文字列\n";

ダブルコーテーション「″」で囲まれた文字列がブラウザに返されます。最後にある「\n」は改行コードなのですが、これはあくまでこの perl プログラムが生み出すHTML 文書の改行であってブラウザ上での改行ではありません。ブラウザ上で改行させたければ　<BR>タグを使って

 print "あいうえお<BR>\n";

と記述します。

まずは、一番簡単な例を書いてみましょう。以下のような perl プログラムファイルを「test.cgi」などと名前で作成しサーバ上のデイレクトリに置きます。 #!/usr/bin/perl # print "Content-Type: text/html; charset=Shift_JIS\n\n"; print "<HTML>\n"; print "<HEAD><TITLE>perl test </TITLE></HEAD>\n"; print "<BODY>\n"; print "ここ本文１行目<BR>\n"; print "ここ本文２行目<BR>\n"; print "</BODY>\n"; print "</HTML>\n"; このファイルを実行するのには、ブラウザのURL（アドレス）に http://puffin.hannan-u.ac.jp/lect/libs/nets/test.cgi と入力します。

まず、このファイルの先頭行の

#!/usr/bin/perl

ですが、これはこのファイルが perl で書かれており、そのインタープリタ（処理するプログラム）が /usr/bin に存在する、ということを指示しています。これは、unix系OS でスクリプトを動かす時のお約束なので、そういうものだと思って、当面はおまじないと思っていて従ってください。

とはいえ、たまに、「ちゃんとファイルを置いたのに動いてくれない！」と、はまる人がいるのですが… テキストファイルは基本的に文字（コード）の羅列なわけです。でも、我々は適当な長さの行で折り返して編集したり表示したりしています。じゃぁ行の終わりはどうなっているのかというと、ファイル内に 改行を表す特殊文字（制御コード）がはいっていて、それを印として行をかえている、というわけです。
そして、やっかいなことに、OSによって、改行を表すコードが違うのです。伝統的に、unix 系 (Linux 含む）では ^J (0x0A) 1 文字、 DOS/Windows では ^M^J (0x0D0A) の2 文字、さらに MacOS (ver.9 以前）では ^M (0x0D) 1 文字（MacOS X は unix 系なので改行は ^J のみ）で表しています。なので、何も考えないで Windows で作ったテキストファイルを Linux に持っていくと、行の終わりに ^M が残ったままになっていて、「/usr/bin/perl^M というプログラムなんて無い！」となってしまうわけです。
TeraPad で作成する場合、「コードを指定して保存」で、 改行が LF だけになっているのを確認してください。

１行目をこうしておいて、あとはそのファイルの実行属性をON にしておくと、あとは普通のプログラムのように（いちいちインタープリタを指定しなくても）動いてくれます。属性を変更するには、そのファイルが test.cgi だとすると、シェルから

chmod +x test.cgi

とコマンドを打ち込んでやればＯＫです。

プログラムの中身はというと単純で、基本的にはHTMLをそのまま出力しているわけですが、最初のprint 文だけは特別です。実は、HTTP のブラウザへの出力は、メールと同様ヘッダ (header) と本文 (body) が必ずあって、ヘッダの部分でいまからブラウザへ送信するデータの種類などを示すきまりです。ヘッダと本文の間は空行であるのもメールの場合と同様です。ここでは

Content-Type: text/html; charset=Shift_JIS

と出力してるので、「今から送信するデータは HTML のテキストであって、文字セット（ここではコードとほぼ同義）が Shift_JIS ですよ」とサーバがブラウザに教えている、というわけです。Windows で作ったテキストファイルはデフォルトで SJIS なので SJISで送信するなら Shift_JIS （ハイフンではなくアンダーバーであることに注意）とします。もし unix 上で euc で作成したのなら、Shift_JIS ではなくEUC-JP等と適切なコード名を書いておかないと文字化けしてしまいます。

この場合はどうするかというと、FTPの時にバイナリモードではなくテキストモードで転送する（と、ソフトで自動変換してくれる）とか、あるいはシェルで（元のが win-edit.html とすると）
nkf --unix win-edit.html > unixfile.html
とすることで、改行コードが変換されたものが unixfile.html として保存されます。ついでに文字コードを例えば SJIS から JIS (ISO-2022-JP) に変換するなら
nkf --unix --jis win-edit.html > unixfile.html
で一度にできます。あとは
rm win-edit.html 
mv unixfile.html win-edit.html 
と元のを消して名前をつけかえればＯＫです。いずれにせよ、今自分が編集しているファイルのコード（文字セットと改行コード）が何であるかを意識しないと、HTML/CGIはうまく動いてくれないことがあるということは是非覚えておいてください。

フォームで値を渡す

前のように print で出力するだけなら、最初からHTML 書いてるのとかわらないのであまりCGI を使う意義はなくって、クライアント（ブラウザ）からの入力を活用できないとプログラムを動かしている意味がないです。そこで、ブラウザからCGIへの値の渡し方について簡単に例を示します。

多く使われるのは、form というタグをつかって入力データを渡すことです。方法には GET, POST がありますがここでは詳細ははぶき当面 GET method のみを使うものとします。その場合、以下のようなHTML をまず書くことになります。

<form action="http://puffin.hannan-u.ac.jp/lect/libs/nets/test2.cgi" method="GET"> <input type=text name="IN"> </form> こうすると、cgi のパラメータとして入力したデータが例えば「まえだ」だとしますと、

test2.cgi?IN=%1B%24B%24%5E%24%28%24%40%1B%28B

のような形で渡されます。これは実は文字列のコードの１６進数表示になっていることに注意してください。そして、test2.cgi として、 #! /usr/local/bin/perl # require 'jcode.pl'; $value = $ENV{'QUERY_STRING'} ; $value =~ s/^IN=//; $value =~ s/%([0-9a-fA-F][0-9a-fA-F])/pack("C",hex($1))/eg; print "Content-Type: text/html; charset=Shift_JIS\n\n"; print "<HTML>\n"; print "<HEAD><TITLE>perl test </TITLE></HEAD>\n"; print "<BODY>\n"; print "入力された文字列は、<BR>\n"; print "「".&jcode'sjis($value)."」です。<BR>\n"; print "<a href=\"index.html\"> 目次にもどる</a>\n"; print "</BODY>\n"; print "</HTML>\n"; のように作っておくと、

入力された文字列は、
「まえだ」です。
目次にもどる

のようにブラウザに帰ってきます。以下のフォームに入力してみてください。ここで perl のサンプルを（場当たり的で申し訳ないですが）少しずつ解説していきます。

#!/usr/bin/perl
これは上と同様です。
#
これはコメント行です。
require 'jcode.pl';
これはVB.NET でいう import 文に相当するもので、ライブラリを使うときに指定します。ここで指定しているものは漢字コード変換用ライブラリです。 liweb では既に/usr/lib/perl5/site_perl/jcode.pl としてインストールされてるのですぐ使えますが、無い場合は自分でインストールする必要があります。といってもこの jcode.pl というファイルをネットから落として cgi と同じ場所に置くだけです。
$value = $ENV{'QUERY_STRING'} ;
これは、先に指定されたパラメータを環境変数という形でとりこみ、それを変数 $value に格納してます。perl では変数の頭は（配列や連想記憶の全体の参照を除き）かならず$ではじめます。環境変数についてはちょっとややこしいので、ここではおまじないとして「こうしたら取り込める」と覚えておいてください。
$value =~ s/^IN=//;
ここで、form で指定した input の名前"IN" をとりのぞいています。
$value =~ s/%([0-9a-fA-F][0-9a-fA-F])/pack("C",hex($1))/eg;
実はパラメータの %1B%24B%24%5E%24%28%24%40%1B%28B は、「まえだ」を変換した文字列だったのですが、それをもとの漢字コードにもどすおまじないです。
print "Content-Type: text/html; charset=Shift_JIS\n\n";
print "<HTML>\n";
print "<HEAD><TITLE>perl test </TITLE></HEAD>\n";
print "<BODY>\n";
print "入力された文字列は、<BR>\n";
ここまでは test.cgi とほぼ同じです。
print "「".&jcode'sjis($value)."」です。<BR>\n";
ここで、上でもとめた $value 、すなわち入力文字列を SJIS コードに変換して、それをプリントしています。
print "<a href=\"cgi-intro.html\"> 元にもどる </a>\n"; test.cgi ではつけませんでしたが、このように「元にもどる」リンクをつけておくと親切かもしれません。"\”" は、"" の中で文字として ″ を使いたいときに \ を添えてあるもの（エスケープ）です。
print "</BODY>\n";
print "</HTML>\n";
これらは前と同じです。

ちなみに次の CGI だと、式をいれるとその結果を返してきます。これだとちゃんと「プログラムが動いている」ということが実感できるかもしれません。呼び出しはこんな感じです。 <form action="http://puffin.hannan-u.ac.jp/lect/libs/nets/test3.cgi" method="GET"> <input type=text name="IN"> </form> test3.cgi の中身はこちらです。下のままなら、保存する時の漢字コードをEUC に、改行コードをLFだけにするのを忘れないようにしてください。 #! /usr/bin/perl # require 'jcode.pl'; $value = $ENV{'QUERY_STRING'} ; $value =~ s/^IN=//; $value =~ s/\+//g; $value =~ s/%([0-9a-fA-F][0-9a-fA-F])/pack("C",hex($1))/eg; print "Content-Type: text/html; charset=EUC-JP\n\n"; print "<HTML>\n"; print "<HEAD><TITLE>perl test </TITLE></HEAD>\n"; print "<BODY>\n"; print "入力された文字列は「".&jcode'euc($value)."」で<BR>\n"; print "結果は「".eval($value)."」です。<BR>\n"; print "<a href=\"cgi-intro.html\"> 元にもどる</a>\n"; print "</BODY>\n"; print "</HTML>\n";

eval($value) という関数呼び出しで、$value という変数内の式を、EVALuate (評価）して、すなわち計算して、その結果を print で表示してるというわけです。

以上のようにして、ブラウザとサーバー上のCGIとのデータ連係ができるようになります。

前田としゆき maechan@hannan-u.ac.jp

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