Вордовские лекции (1115151), страница 23

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 23)

Последний аргумент функции задает реальный размер структуры, на которую указывает myaddr. Отметим, что если мы имеем дело с локальными сокетами и адрес сокета представляет собой имя файла, то при выполнении функции bind система в качестве побочного эффекта создает файл с таким именем. Поэтому для успешного выполнения bind необходимо, чтобы такого файла не существовало к данному моменту. Это следует учитывать, если мы «зашиваем» в программу определенное имя и намерены запускать нашу программу несколько раз – необходимо удалять этот файл перед связыванием.

В случае успешного связывания bind возвращает 0, в случае ошибки – -1.

Сокеты с предварительным установлением соединения. Запрос на соединение.

Различают сокеты с предварительным установлением соединения, когда до начала передачи данных устанавливаются адреса сокетов отправителя и получателя данных – сокеты соединяются друг с другом и остаются соединенными до окончания обмена данными и сокеты без установления соединения, когда соединение до начала передачи данных не устанавливается, а адреса сокетов отправителя и получателя передаются с каждым сообщением. Если тип сокета –виртуальный канал, то сокет должен устанавливать соединение, если же тип сокета – датаграмма, то, как правило, это сокет без установления соединения, хотя последнее не является требованием. Для установления соединения служит следующая функция:

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int connect (int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);

Здесь первый аргумент – дескриптор сокета, второй аргумент – указатель на структуру, содержащую адрес сокета, с которым производится соединение, в формате, который мы обсуждали выше, и третий аргумент содержит реальную длину этой структуры. Функция возвращает 0 в случае успеха и –1 в случае неудачи, при этом код ошибки можно посмотреть в переменной errno.

Заметим, что в рамках модели «клиент-сервер» клиенту, вообще говоря, не важно, какой адрес будет назначен сокету, т.к. никакой процесс не будет пытаться непосредственно установить соединение с сокетом клиента. Поэтому клиент может не вызывать предварительно функцию bind, в этом случае при вызове connect система автоматически выберет приемлемые значения для локального адреса клиента. Однако сказанное справедливо только для взаимодействия в рамках домена AF_INET, в домене AF_UNIX клиентское приложение само должно позаботиться о связывании сокета.

9.1.4Сервер: прослушивание сокета и подтверждение соединения.

Следующие два вызова используются сервером только в том случае, если используются сокеты с предварительным установлением соединения.

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int listen (int sockfd, int backlog);

Этот вызов используется процессом-сервером для того, чтобы сообщить системе о том, что он готов к обработке запросов на соединение, поступающих на данный сокет. До тех пор, пока процесс – владелец сокета не вызовет listen, все запросы на соединение с данным сокетом будут возвращать ошибку. Первый аргумент функции – дескриптор сокета. Второй аргумент, backlog, содержит максимальный размер очереди запросов на соединение. ОС буферизует приходящие запросы на соединение, выстраивая их в очередь до тех пор, пока процесс не сможет их обработать. В случае если очередь запросов на соединение переполняется, поведение ОС зависит от того, какой протокол используется для соединения. Если конкретный протокол соединения не поддерживает возможность перепосылки (retransmission) данных, то соответствующий вызов connect вернет ошибку ECONNREFUSED. Если же перепосылка поддерживается (как, например, при использовании TCP), ОС просто выбрасывает пакет, содержащий запрос на соединение, как если бы она его не получала вовсе. При этом пакет будет присылаться повторно до тех пор, пока очередь запросов не уменьшится и попытка соединения не увенчается успехом, либо пока не произойдет тайм-аут, определенный для протокола. В последнем случае вызов connect завершится с ошибкой ETIMEDOUT. Это позволит клиенту отличить, был ли процесс-сервер слишком занят, либо он не функционировал. В большинстве систем максимальный допустимый размер очереди равен 5.

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int accept (int sockfd, struct sockaddr *addr, int *addrlen);

Этот вызов применяется сервером для удовлетворения поступившего клиентского запроса на соединение с сокетом, который сервер к тому моменту уже прослушивает (т.е. предварительно была вызвана функция listen). Accept извлекает первый запрос из очереди и устанавливает с ним соединение. Если к моменту вызова accept никаких запросов на соединение с данным сокетом еще не поступало, процесс, вызвавший accept, блокируется до поступления запросов. Когда запрос поступает и соединение устанавливается, accept возвращает дескриптор нового сокета, соединенного с сокетом клиентского процесса. Через этот новый сокет и осуществляется обмен данными, в то время как старый сокет продолжает обрабатывать другие поступающие запросы на соединение (напомним, что именно первоначально созданный сокет связан с адресом, известным клиентам, поэтому все клиенты могут слать запросы только на соединение с этим сокетом). Это позволяет процессу-серверу поддерживать несколько соединений одновременно. Обычно это реализуется путем порождения для каждого установленного соединения отдельного процесса-потомка, который занимается собственно обменом данными только с этим конкретным клиентом, в то время как процесс-родитель продолжает прослушивать первоначальный сокет и порождать новые соединения. Во втором параметре передается указатель на структуру, в которой возвращается адрес клиентского сокета, с которым установлено соединение, а в третьем параметре возвращается реальная длина этой структуры. Благодаря этому сервер всегда знает, куда ему в случае надобности следует послать ответное сообщение. Если адрес клиента нас не интересует, в качестве второго аргумента можно передать NULL.

9.1.5Прием и передача данных.

Собственно для приема и передачи данных через сокет используются три пары функций.

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int send(int sockfd, const void *msg, int len, unsigned int flags);

int recv(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags);

Эти функции используются для обмена только через сокет с предварительно установленным соединением. Аргументы функции send: sockfd – дескриптор сокета, через который передаются данные, msg и len - сообщение и его длина. Если сообщение слишком длинное для того протокола, который используется при соединении, оно не передается и вызов возвращает ошибку EMSGSIZE. Если же сокет окажется переполнен, т.е. в его буфере не хватит места, чтобы поместить туда сообщение, выполнение процесса блокируется до появления возможности поместить сообщение. Функция send возвращает количество переданных байт в случае успеха и -1 в случае неудачи. Код ошибки при этом устанавливается в errno. Аргументы функции recv аналогичны: sockfd – дескриптор сокета, buf и len – указатель на буфер для приема данных и его первоначальная длина. В случае успеха функция возвращает количество считанных байт, в случае неудачи -1⁵.

Последний аргумент обеих функций – flags – может содержать комбинацию специальных опций. Нас будут интересовать две из них:

MSG_OOB - этот флаг сообщает ОС, что процесс хочет осуществить прием/передачу экстренных сообщений

MSG_PEEK – данный флаг может устанавливаться при вызове recv. При этом процесс получает возможность прочитать порцию данных, не удаляя ее из сокета, таким образом, что последующий вызов recv вновь вернет те же самые данные.

Другая пара функций, которые могут использоваться при работе с сокетами с предварительно установленным соединением – это обычные read() и write(), в качестве дескриптора которым передается дескриптор сокета.

И, наконец, пара функций, которая может быть использована как с сокетами с установлением соединения, так и с сокетами без установления соединения:

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int sendto(int sockfd, const void *msg, int len, unsigned int flags, const struct sockaddr *to, int tolen);

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 рассмотренных выше. В последних двух в функцию sendto должны быть переданы указатель на структуру, содержащую адрес получателя, и ее размер, а функция recvfrom в них возвращает соответственно указатель на структуру с адресом отправителя и ее реальный размер. Отметим, что перед вызовом recvfrom параметр fromlen должен быть установлен равным первоначальному размеру структуры from. Здесь, как и в функции accept, если нас не интересует адрес отправителя, в качестве from можно передать NULL.

9.1.6Закрытие сокета.

Если процесс закончил прием либо передачу данных, ему следует закрыть соединение. Это можно сделать с помощью функции shutdown:

# include <sys/types.h>

# include <sys/socket.h>

int shutdown (int sockfd, int mode);

Помимо дескриптора сокета, ей передается целое число, которое определяет, какую режим закрытия соединения. Если mode=0, сокет закрывается для чтения, при этом все дальнейшие попытки чтения будут возвращать end-of-file. Если mode=1, то сокет закрывается для записи, и дальнейшие попытки передать данные вернут ошибку (-1). Если mode=2, то сокет закрывается и для чтения, и для записи. В принципе, для закрытия сокета можно было бы воспользоваться просто функцией close, но тут есть одно отличие. Если используемый для соединения протокол гарантирует доставку данных (тип сокета – виртуальный канал), то вызов close будет блокирован до тех пор, пока система будет пытаться доставить все данные, находящиеся «в пути», в то время как вызов shutdown извещает систему о том, что эти данные уже не нужны и можно не предпринимать попыток их доставить.

9.1.7Базовые схемы организации использования.

Мы рассмотрели все основные функции работы с сокетами. Обобщая изложенное, можно изобразить общую схему работы с сокетами с установлением соединения в следующем виде:

Рис. 8Схема работы с сокетами с установлением соединения

Общая схема работы с сокетами без предварительного установления соединения проще, она такова:

Рис. 9 Схема работы с сокетами без установления соединения

Пример. Работа с локальными сокетами.

Рассмотрим небольшой пример, иллюстрирующий работу с сокетами в рамках локального домена (AF_UNIX). Ниже приведена небольшая программа, которая в зависимости от параметра командной строки исполняет роль клиента или сервера. Клиент и сервер устанавливают соединение с использованием датаграммных сокетов. Клиент читает строку со стандартного ввода и пересылает серверу; сервер посылает ответ в зависимости от того, какова была строка. При введении строки «quit» и клиент, и сервер завершаются.

#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 BUFLEN 40

Характеристики

Список файлов лекций