Н.В. Вдовикина, А.В. Казунин, И.В. Машечкин, А.Н. Техехин - Системное программное обеспечение - взаимодействие процессов (1114927), страница 22
Текст из файла (страница 22)
При этом процесс получает возможность прочитать порциюданных, не удаляя ее из сокета, таким образом, что последующийвызов recv вновь вернет те же самые данные.Другая пара функций, которые могут использоваться приработе с сокетами с предварительно установленным соединением –это обычные read() и write(), в качестве дескриптора которымпередается дескриптор сокета.И, наконец, пара функций, которая может быть использованакак с сокетами с установлением соединения, так и с сокетами безустановления соединения:#include <sys/types.h>13Отметим, что, как уже говорилось, при использовании сокетов с установлениемвиртуального соединения границы сообщений не сохраняются, поэтому приложение,принимающее сообщения, может принимать данные совсем не теми же порциями, какими онибыли посланы. Вся работа по интерпретации сообщений возлагается на приложение.134#include <sys/socket.h>int sendto(int sockfd, const void *msg, int len,unsigned int flags, const struct sockaddr *to, inttolen);int recvfrom(int sockfd, void *buf, int len,unsigned int flags, struct sockaddr *from, int*fromlen);Первые 4 аргумента у них такие же, как и у рассмотренныхвыше.
В последних двух в функцию sendto() должны бытьпереданы указатель на структуру, содержащую адрес получателя, иее размер, а функция recvfrom() в них возвращает соответственноуказатель на структуру с адресом отправителя и ее реальный размер.Отметим, что перед вызовом recvfrom() параметр fromlenдолжен быть установлен равным первоначальному размеруструктуры from. Здесь, как и в функции accept, если нас неинтересует адрес отправителя, в качестве from можно передатьNULL.7.1.5 Завершение работы с сокетом.Если процесс закончил прием либо передачу данных, емуследует закрыть соединение.
Это можно сделать с помощьюфункции shutdown():# include <sys/types.h># include <sys/socket.h>int shutdown (int sockfd, int mode);Помимо дескриптора сокета, ей передается целое число,которое определяет режим закрытия соединения. Если mode=0, тосокет закрывается для чтения, при этом все дальнейшие попыткичтения будут возвращать EOF. Если mode=1, то сокет закрывается длязаписи, и при осуществлении в дальнейшем попытки передатьданные будет выдан кода неудачного завершения (-1).
Если mode=2,то сокет закрывается и для чтения, и для записи.Аналогично файловому дескриптору, дескриптор сокетаосвобождается системным вызовом close(). При этом, разумеется,даже если до этого не был вызван shutdown(), соединение будетзакрыто. Таким образом, в принципе, если по окончании работы ссокетом мы собираемся закрыть соединение и по чтению, и позаписи, можно было бы сразу вызвать close() для дескриптораданного сокета, опустив вызов shutdown().
Однако, есть небольшоеразличие с тем случаем, когда предварительно был вызванshutdown(). Если используемый для соединения протокол135гарантирует доставку данных (т.е. тип сокета – виртуальный канал),то вызов close() будет блокирован до тех пор, пока система будетпытаться доставить все данные, находящиеся «в пути» (если таковыеимеются), в то время как вызов shutdown() извещает систему отом, что эти данные уже не нужны и можно не предприниматьпопыток их доставить, и соединение закрывается немедленно.
Такимобразом, вызов shutdown() важен в первую очередь для закрытиясоединения сокета с использованием виртуального канала.7.1.6 Резюме: общая схема работы с сокетами.Мы рассмотрели все основные функции работы с сокетами.Обобщая изложенное, можно изобразить общую схему работы ссокетами с установлением соединения в следующем виде:Серверный сокетКлиентский сокетsocketsocketbindbindconnectshutdownlistenacceptshutdownrecvsendrecvsendclosecloseshutdowncloseновый сокетРис.
20 Схема работы с сокетами с установлением соединенияОбщая схема работы с сокетами без предварительногоустановления соединения проще, она такова:socketbindrecvfromsendtoshutdowncloseРис. 21 Схема работы с сокетами без установления соединения136Пример 28. Работа с локальными сокетами.Рассмотрим небольшой пример, иллюстрирующий работу ссокетами в рамках локального домена (AF_UNIX). Ниже приведенанебольшая программа, которая в зависимости от параметракомандной строки исполняет роль клиента или сервера. Клиент исервер устанавливают соединение с использованием датаграммныхсокетов. Клиент читает строку со стандартного ввода и пересылаетсерверу; сервер посылает ответ в зависимости от того, какова быластрока.
При введении строки «quit» и клиент, и серверзавершаются.#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <sys/un.h>#include <stdio.h>#include <string.h>#define SADDRESS "mysocket"#define CADDRESS "clientsocket"#define BUFLEN40int main(int argc, char **argv){struct sockaddr_un party_addr, own_addr;int sockfd;int is_server;char buf[BUFLEN];int party_len;int quitting;if (argc != 2) {printf("Usage:argv[0]);%sclient|server.\n",return 0;}quitting = 1;/* определяем, кто мы: клиент или сервер*/is_server = !strcmp(argv[1], "server");137memset(&own_addr, 0, sizeof(own_addr));own_addr.sun_family = AF_UNIX;strcpy(own_addr.sun_path, is_server ? SADDRESS: CADDRESS);/* создаем сокет */if ((sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_DGRAM, 0)) <0){printf("can't create socket\n");return 0;}/* связываем сокет */unlink(own_addr.sun_path);if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &own_addr,sizeof(own_addr.sun_family)+strlen(own_addr.sun_path)) < 0){printf("can't bind socket!");return 0;}if (!is_server){/* это – клиент */memset(&party_addr,sizeof(party_addr));party_addr.sun_family = AF_UNIX;strcpy(party_addr.sun_path, SADDRESS);printf("type the string: ");while (gets(buf)) {/* не пора ли выходить? */quitting = (!strcmp(buf, "quit"));1380,/* считалисерверу */строкуипередаемееif (sendto(sockfd, buf, strlen(buf) +1, 0, (struct sockaddr *)&party_addr,sizeof(party_addr.sun_family) +strlen(SADDRESS)) != strlen(buf) + 1){printf("client:socket!\n");errorwritingreturn 0;}/*получаемпечать*/ответивыводимегонаif (recvfrom(sockfd, buf, BUFLEN, 0,NULL, 0) < 0){printf("client:socket!\n");errorreadingreturn 0;}printf("client:%s\n", buf);serveranswered:if (quitting) break;printf("type the string: ");} // whileclose(sockfd);return 0;} // if (!is_server)/* это – сервер */while (1){/* получаем строку от клиента и выводим напечать */party_len = sizeof(party_addr);139if(recvfrom(sockfd,buf,BUFLEN,0,(structsockaddr*)&party_addr,&party_len) < 0){printf("server:socket!");errorreadingreturn 0;}printf("server:\n", buf);receivedfromclient:%s/* не пора ли выходить? */quitting = (!strcmp(buf, "quit"));if (quitting)strcpy(buf, "quitting now!");elseif (!strcmp(buf, "ping!"))strcpy(buf, "pong!");elsestrcpy(buf, "wrong string!");/* посылаем ответ */if (sendto(sockfd, buf, strlen(buf) + 1,0,(structsockaddr*)&party_addr,party_len) != strlen(buf)+1){printf("server:socket!\n");return 0;}if (quitting) break;} // whileclose(sockfd);return 0;}140errorwritingПример 29.
Пример работы с сокетами в рамках сети.В качестве примера работы с сокетами в домене AF_INETнапишем простенький web-сервер, который будет понимать толькоодну команду :GET /<имя файла>Сервер запрашивает у системы сокет, связывает его с адресом,считающимся известным, и начинает принимать клиентскиезапросы. Для обработки каждого запроса порождается отдельныйпотомок, в то время как родительский процесс продолжаетпрослушивать сокет. Потомок разбирает текст запроса и отсылаетклиенту либо содержимое требуемого файла, либо диагностику(“плохой запрос” или “файл не найден”).#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <sys/stat.h>#include <netinet/in.h>#include <stdio.h>#include <string.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#define PORTNUM 8080#define BACKLOG 5#define BUFLEN 80#define FNFSTR "404 Error File Not Found "#define BRSTR "Bad Request "int main(int argc, char **argv){struct sockaddr_in own_addr, party_addr;int sockfd, newsockfd, filefd;int party_len;char buf[BUFLEN];int len;int i;141/* создаем сокет */if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0))< 0){printf("can't create socket\n");return 0;}/* связываем сокет */memset(&own_addr, 0, sizeof(own_addr));own_addr.sin_family = AF_INET;own_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;own_addr.sin_port = htons(PORTNUM);if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &own_addr,sizeof(own_addr)) < 0){printf("can't bind socket!");return 0;}/* начинаем обработку запросов на соединение */if (listen(sockfd, BACKLOG) < 0){printf("can't listen socket!");return 0;}while (1) {memset(&party_addr, 0,sizeof(party_addr));party_len = sizeof(party_addr);/* создаем соединение */if ((newsockfd = accept(sockfd, (structsockaddr *)&party_addr, &party_len)) < 0){printf("error acceptingconnection!");return 0;142}if (!fork()){/*это – сын, он обрабатывает запрос ипосылает ответ*/close(sockfd);не нужен *//*этот сокет сынуif ((len = recv(newsockfd, &buf,BUFLEN, 0)) < 0){printf("error reading socket!");return 0;}/* разбираем текст запроса */printf("received: %s \n", buf);if (strncmp(buf, "GET /", 5)){ /*плохой запрос!*/if (send(newsockfd, BRSTR,strlen(BRSTR) + 1, 0) !=strlen(BRSTR) + 1){printf("error writingsocket!");return 0;}shutdown(newsockfd, 1);close(newsockfd);return 0;}for (i=5; buf[i] && (buf[i] > ' ');i++);buf[i] = 0;/* открываем файл */if ((filefd = open(buf+5, O_RDONLY))< 0)143{/* нет файла! */if (send(newsockfd, FNFSTR,strlen(FNFSTR) + 1, 0) !=strlen(FNFSTR) + 1){printf("error writingsocket!");return 0;}shutdown(newsockfd, 1);close(newsockfd);return 0;}/* читаем из файла порции данных ипосылаем их клиенту */while (len = read(filefd, &buf,BUFLEN))if (send(newsockfd, buf, len, 0) < 0){printf("error writing socket!");return 0;}close(filefd);shutdown(newsockfd, 1);close(newsockfd);return 0;}/* процесс – отец.
Он закрывает новый сокет ипродолжает прослушивать старый */close(newsockfd);}}1447.2 Среда параллельного программирования MPIЕще одним программным механизмом, позволяющиморганизовать взаимодействие параллельных процессов внезависимости от их взаимного расположения (т.е. исполняются лиони на одной машине (процессоре) или на разных), являетсябиблиотека MPI.Как следует из ее названия14, библиотека MPI представляетсобой набор функций, позволяющих программисту организоватьобмен данными между процессами в терминах передачи сообщений.При этом ответственность за то, чтобы этот обмен был реализованоптимальнымобразом,взависимостиотконкретнойвычислительной системы, на которой исполняется приложение, и отвзаимного расположения обменивающихся процессов, ложится насаму библиотеку. Например, очевидно, что для процессов,исполняющихся на одном процессоре, наиболее эффективной будетреализация с использованием разделяемой памяти, в то время как вслучае исполнения процессов на разных процессорах могутиспользоваться сокеты или другие механизмы (подробнее обособенностях различных архитектур мы поговорим чуть ниже).Такимобразом,MPIпредставляетсобойболеевысокоуровневоесредствопрограммирования,нежелирассмотренные выше механизмы, такие как сокеты и разделяемаяпамять, и в то же время в реализации библиотеки MPI могутиспользоваться все эти средства.Кроме того, важно отметить, что в отличие от всехрассмотренных выше средств, MPI предоставляет возможностьсоздавать эффективные программы, не только для работы вусловиях псевдопараллелизма, когда параллельные процессы вреальности исполняются на единственном процессоре, но и длявыполнения на многопроцессорных системах с реальнымпараллелизмом.7.2.1 Краткий обзор параллельных архитектур.Прежде чем вдаваться в детали программирования дляпараллельных архитектур, рассмотрим на примерах некоторыеособенности, общие для всего многообразия этих систем, и дадимнекоторую их классификацию.14MPI – сокращение от Message Passing Interface, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
