Операционная система UNIX - Андрей Робачевский

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

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

Характер этого вызова предполагает создание виртуального канала и, таким образом, используется для предварительного установления связи между коммуникационными узлами. В этом случае клиенту нет необходимости явно связывать сокет с помощью системного вызова bind(2). Локальный узел коммуникационного канала указывается дескриптором сокета sockfd, для которого система автоматически выбирает приемлемые значения локального адреса и процесса. Удаленный узел определяется аргументом servaddr, который указывает на адрес сервера, a addrlen задает его длину.

Вызов connect(2) может также применяться и клиентами, использующими без создания виртуального канала. В этом случае connect(2) не вызывает фактического соединения с сервером, а является удобным способом сохранения параметров адресата (сервера), которому будут направляться датаграммы. При этом клиент будет избавлен от необходимости указывать адрес сервера при каждом отправлении данных.

Следующие два вызова используются сервером только при взаимодействии, основанном на предварительном создании виртуального канала между сервером и клиентом.

Системный вызов listen(2) информирует систему, что сервер готов принимать запросы. Он имеет следующий вид:

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int listen(int sockfd, int backlog);

Здесь параметр sockfd определяет сокет, который будет использоваться для получения запросов. Предполагается, что сокет был предварительно связан с известным адресом. Параметр backlog указывает максимальное число запросов на установление связи, которые могут ожидать обработки сервером.[45]

Фактическую обработку запроса клиента на установление связи производит системный вызов

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int accept(int sockfd, struct sockaddr *clntaddr,

 int* addrlen);

Вызов accept(2) извлекает первый запрос из очереди и создает новый сокет, характеристики которого не отличаются от сокета sockfd, и таким образом завершает создание виртуального канала со стороны сервера. Одновременно accept(2) возвращает параметры удаленного коммуникационного узла — адрес клиента clntaddr и его размер addrlen. Новый сокет используется для обслуживания созданного виртуального канала, а полученный адрес клиента исключает анонимность последнего. Дальнейший типичный сценарий взаимодействия имеет вид:

sockfd = socket(...);             Создать сокет

bind(sockfd, ...);                Связать его с известным локальным адресом

listen(sockfd, ...);              Организовать очередь запросов

for(;;) {

 newsockfd = accept(sockfd, ...); Получить запрос

 if (fork() == 0) {               Породить дочерний процесс

  close(sockfd);                  Дочерний процесс

  ...

  exit(0);

 } else

  close(newsockfd);               Родительский процесс

}

В этом сценарии, в то время как дочерний процесс обеспечивает фактический обмен данными с клиентом, родительский процесс продолжает "прослушивать" поступающие запросы, порождая для каждого из них отдельный процесс-обработчик. Очередь позволяет буферизовать запросы на время, пока сервер завершает вызов accept(2) и затем создает дочерний процесс. Заметим, что новый сокет newsockfd, полученный в результате вызова accept(2), адресует полностью определенный коммуникационный канал: протокол и полные адреса обоих узлов — клиента и сервера. Напротив, для сокета sockfd определена только локальная часть канала. Это позволяет серверу продолжать использовать sockfd для "прослушивания" последующих запросов.

Наконец, если для сокетов потока при приеме и передаче данных могут быть использованы стандартные вызовы read(2) и write(2), то сокеты дата- грамм должны пользоваться специальными системными вызовами (эти вызовы также доступны для сокетов других типов):

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int send(int s, const char *msg, int len, int flags);

int sendto(int s, const char *msg, int len, int flags,

 const struct sockaddr* toaddr, int tolen);

int recv(int s, char *buf, int len, int flags);

int recvfrom(int s, char *buf, int len, int flags,

 struct sockaddr* fromaddr, int* fromlen);

Функции send(2) и sendto(2) используются для передачи данных удаленному узлу, а функции recv(2) и recvfrom(2) — для их приема. Основным различием между ними является то, что функции send(2) и recv(2) могут быть использованы только для "подсоединенного" сокета, т.е. после вызова connect(2).

Все эти вызовы используют в качестве первого аргумента дескриптор сокета, через который производится обмен данными. Аргумент msg содержит сообщение длиной len, которое должно быть передано по адресу toaddr, длина которого составляет tolen байтов. Для функции send(2) используется адрес получателя, установленный предшествовавшим вызовом connect(2). Аргумент buf представляет собой буфер, в который копируются полученные данные.

Параметр flags может принимать следующие значения:

MSG_OOB Передать или принять экстренные данные вместо обычных MSG_PEEK Просмотреть данные, не удаляя их из системного буфера (последующие операции чтения получат те же данные)

Пример использования сокетов

В заключение приведем пример использования сокетов для организации межпроцессного взаимодействия. Поскольку в данном разделе не затрагиваются сетевые вопросы, то и сокеты, которые будут использованы в примере, принадлежат домену UNIX. Как и в предыдущих примерах, функциональность нашей распределенной системы не отличается разнообразием: клиент посылает серверу сообщение "Здравствуй, Мир!", а сервер отправляет его обратно клиенту, который после получения выводит сообщение на экран.

В примере использованы сокеты датаграмм, которые в домене UNIX практически не отличаются от сокетов потока. В качестве адреса сервера предлагается имя файла ./echo.server (мы полагаем, что в системе запущен только один сервер из данного каталога). Предполагается, что клиенты заранее знают этот адрес. Сервер связывает созданный сокет с этим локальным адресом и таким образом регистрируется в системе. Начиная с этого момента он готов к получению и обработке сообщений. Сервер начинает бесконечный цикл, ожидая сообщений от клиентов, блокируясь на вызове recvfrom(2). При получении сообщения сервер отправляет его обратно, вызывая sendto(2).

Сервер:

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

#include <sys/un.h>

#define MAXBUF 256 char

buf[MAXBUF];

main() {

 struct sockaddr_un serv_addr, clnt_addr;

 int sockfd;

 int saddrlen, caddrlen, max caddrlen, n;

 /* Создадим сокет */

 if ((sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_DGRAM, 0)) < 0} {

  printf("Невозможно создать сокетn");

  exit(1);

 }

 /* Свяжем сокет с известным локальным адресом. Поскольку адрес

    в домене UNIX представляет собой имя файла, который будет

    создан системным вызовом bind(2), сначала удалим файл с этим

    именем в случае, если он сохранился от предыдущего запуска

    сервера */

 unlink("./echo_server");

 bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr));

 serv_addr.sun_family = AF_UNIX;

 strcpy(serv_addr.sun_path, "./echo.server");

 saddrlen =

  sizeof(serv_addr.sun_family) + strlen(serv_addr.sun_path);

 if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&serv_addr,

  saddrlen) < 0) {

  printf("Ошибка связывания сокета с адресомn");

  exit(1);

 }

 /* Теперь запустим бесконечный цикл чтения сообщений от

    клиентов и отправления их обратно */

 max_caddrlen = sizeof(clnt_addr);

 for(;;) {

  caddrlen = max_caddrlen;

  n = recvfrom(sockfd, buf, MAXBUF, 0,

   (struct sockaddr*)&clnt_addr, &caddrlen);

  if (n < 0) {

   printf("Ошибка приемаn");

   exit(1);

  }

  /* Благодаря вызову recvfrom(2), мы знаем адрес клиента,

     от которого получено сообщение. Используем этот адрес

     для передачи сообщения обратно отправителю */