Linux: Полное руководство - Денис Колисниченко

Если вы работаете в режиме без установления соединения, вам нужно использовать функции sendto() и recvfrom(). Первая функция отправляет данные, а вторая — принимает. Функция sendto() вместе с данными позволяет указать адрес получателя, a recvfrom() возвращает не только полученные данные, но и адрес отправителя.

Обмен данными в режиме SOCK_STREAM

Для отправления данных используется функция send():

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

extern ssize_t send (int __fd, __const void *__buf,

 size_t __n, int __flags) __THROW;

Первый параметр — дескриптор сокета, второй — указатель на область памяти, которая содержит передаваемые данные. Третий параметр — это размер передаваемых данных в байтах. Последний параметр позволяет определить поведение функции send(): если он равен 0, то вызов send() полностью аналогичен вызову write().

Нужно отметить особенность работы этой функции; если буфер сокета __fd переполнен, функция переводит программу в состояние ожидания освобождения буфера. Такое может случиться, если узел-приемник по каким-то причинам не успевает принять данные.

Функция возвращает число байтов отправленных данных или -1 в случае ошибки.

Для приема данных используется функция recv():

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

extern ssize_t recv(int __fd, void *__buf, size_t __n,

 int __flags) __THROW;

Первый параметр, как обычно, задает дескриптор сокета. В случае успешного приема данных они будут размешены в буфере __buf — второй параметр функции recv(). Третий параметр задает размер области, на которую указывает второй параметр. Если четвертый параметр (флаги) принимает значение 0, то вызов recv() аналогичен вызову read(). Четвертый параметр может принимать следующие значения:

♦ MSG_PEEK — прочитанные данные не удаляются. Следующий вызов функции recvfrom() опять возвратит эти данные.

♦ MSG_WAITALL — процесс будет блокирован до получения всего запрошенного объема данных, а не до получения первого сообщения. Только для сокетов SOCK_STREAM!

Если через указанный сокет ничего нельзя принять, функция переводит программу в состояние ожидания — до появления данных в канале связи.

Функция возвращает количество принятых байтов или -1 в случае ошибки.

Обмен данными в режиме SOCK_DGRAM

Функция sendto() позволяет отправить данные по протоколу UDP (без установления соединения), указав при этом узел-приемник:

extern ssize_t sendto(int __fd, __const void *__buf,

 size_t __n, int __flags, __CONST_SOCKADDR_ARG __addr,

 socklen_t __addr_len) __THROW;

Назначение первых четырех аргументов такое же, как и функции send(), а последние два аргумента задают структуру типа struct sockaddr_in, содержащую информацию об адресе узла-приемника, и размер этой структуры соответственно. Аргумент __addr — это адрес структуры sockaddr_in, а не она сама!

Как и функция send(), функция sendto() возвращает количество байтов отправленных данных или -1, если произошла ошибка.

Функция recvfrom() позволяет получить данные по протоколу UDP:

extern ssize_t recvfrom(int __fd, void *__restrict __buf,

size_t __n, int __flags, __SOCKADDR_ARG __addr,

socklen_t *__restrict __addr_len) __THROW;

Назначение первых четыре аргументов такое же, как и у функции recv(). Предпоследний аргумент позволяет указать структуру, в которую будет записана информация об адресе узла-отправителя. Помните: нужно передать адрес структуры, а не саму структуру. Последний параметр задает длину этой структуры.

Функция возвращает количество принятых данных или -1 в случае ошибки. Проверить ошибку можно и по-другому: если структура адреса узла отправителя пуста (равна NULL), значит, произошла ошибка.

27.3.6. Завершение сеанса связи

Для закрытия сеанса связи можно использовать один из двух системных вызовов: close() или shutdown().

Системный вызов close() также используется для закрытия файлов. Вот прототип этой функции:

int close(int __fd);

Данной функции нужно передать всего один параметр — дескриптор сокета.

Однако вызов close() использовать не рекомендуется из-за специфики его работы: он закрывает сокет грубо, не дожидаясь завершения передачи данных. В результате использования close() вероятность повреждения принимаемых или передаваемых данных очень высока. В принципе, использовать close() можно на клиенте, но на сервере это недопустимо: сначала нужно использовать shutdown(), а потом уже close().

Вызов shutdown() используется для завершения сеанса связи, при этом еще не переданные данные будут переданы другой стороне. Прототип функции:

extern int shutdown(int __fd, int __how) __THROW;

Первый параметр — это дескриптор сокета, а второй может принимать одно из трех значений:

♦ SHUT_RD (или 0) — передать данные, которые еще не переданы, но их отправка уже началась, и больше не принимать данные для чтения.

♦ SHUT_WR (или 1) — передать данные и запретить прием данных через сокет.

♦ SHUT_RDWR (или 2) — передать данные и запретить вообще обмен через сокет — ни приема, ни передачи.

27.3.7. Программа-сервер

В этом пункте мы напишем две программы — сервер и клиент. Программа-сервер после запуска сразу же перейдет в режим ожидания («прослушивания») новых клиентов. Максимальное количество клиентов —3. Как только подключится клиент, сервер отправит ему сообщение «What is your name?», в ответ на которое клиент передаст свое имя — «Denis». Сервер прочитает переданную клиентом информацию и выведет ее на консоль. Клиент, в свою очередь, выведет на консоль запрос сервера.

С целью упрощения исходного кода как сервера, так и клиента, обработку ошибок производить не будем, поэтому будьте готовы к тому, что ваш клиент выдаст сообщение Segmentation fault в ответ на неверно заданные параметры. Я рекомендую в качестве имени сервера использовать localhost и обе программы запускать на одном компьютере — это же только демонстрация.

Вот исходный код программы-сервера:

Листинг 27.3. Программа-сервер

#include <sys/types.h>

#include <netdb.h>

#include <memory.h>

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <stdio.h>

#define SERVER_PORT 1234

#define BUF_SIZE 64

#define MSG_TO_SEND "What is your name?n"

int main() {

 int sock1, sock2;

 int ans_len, total=0;

 char buffer[BUF_SIZE];

 struct sockaddr_in sin, client;

 sock1 = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

 memset((char *)&sin, '', sizeof(sin));

 sin.sin_family = AF_INET;

 sin.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

 sin.sin_port = SERVER_PORT;

 bind(sock1, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin));

 printf("Server running...n");

 listen(sock1, 3);

 while (1) {

  ans_len = sizeof(client);

  sock2 = accept(sock1, &client, &ans_len);

  write(sock2, MSG_TO_SEND, sizeof(MSG_TO_SEND));

  total+=1;

  ans_len = read(sock2, buffer, BUF_SIZE);

  write(1, buffer, ans_len);

  printf("Client no %dn", total);

  shutdown(sock2, 0);

  close(sock2);

 }

 return 0;

}

Теперь разберемся, что есть что. Сначала мы определяем некоторые макросы: номер порта, который будет прослушивать сервер, размер буфера передаваемых данных и текст запроса клиенту.

Стандартные номера портов определены в файле netinet/in.h:

enum {

 IPPORT_ECHO = 7, /* Echo service. */

 IPPORT_DISCARD = 9, /* Discard transmissions service. */

 IPPORT_SYSTAT = 11, /* System status service. */

 IPPORT_DAYTIME = 13, /* Time of day service. */

 IPPORT_NETSTAT = 15, /* Network status service. */

 IPPORT_FTP = 21, /* File Transfer Protocol. */

 IPPORT_TELNET =23, /* Telnet protocol. */

 IPPORT_SMTP = 25, /* Simple Mail Transfer Protocol. */

 IPPORT_TIMESERVER = 37, /* Timeserver service. */

 IPPORT_NAMESERVER = 42, /* Domain Name Service. */

 IPPORT_WHOIS = 43, /* Internet Whois service. */

 IPPORT_MTP = 57,

 IPPORT_TFTP = 69, /* Trivial File Transfer Protocol. */

 IPPORT_RJE = 77,

 IPPORT_FINGER = 79, /* Finger service. */

 IPPORT_TTYLINK = 87,

 IPPORT_SUPDUP = 95, /* SUPDUP protocol. */

 IPPORT_EXECSERVER = 512, /* execd service. */

 IPPORT_LOGINSERVER = 513, /* rlogind service. */

 IPPORT_CMDSERVER = 514,

 IPPORT_EFSSERVER = 520,

 /* UDP ports. */

 IPPORT_BIFFUDP = 512,

 IPPORT_WHOSERVER = 513,

 IPPORT_ROUTESERVER = 520,

 /* Ports less than this value are reserved

    for privileged processes. */

 IPPORT_RESERVED = 1024,

 /* Ports greater this value are reserved

    for (non-privileged) servers. */

 IPPORT_USERRESERVED = 5000

};

Нам понадобятся сразу два сокета: первый — это сокет сервера, а через второй сокет мы будем производить обмен данными с клиентом.