Уильям Стивенс - UNIX: разработка сетевых приложений

■ 354,0 с, режим остановки и ожидания (см. листинг 5.4);

■ 12,3 с, функция selectи блокируемый ввод-вывод (см. листинг 6.2);

■ 6,9 с, неблокируемый ввод-вывод (см. листинг 16.1);

■ 8,7 с, функция fork(см. листинг 16.6);

■ 8,5 с, версия с потоками (см. листинг 26.1).

Наша версия с неблокируемым вводом-выводом почти вдвое быстрее версии, использующей блокируемый ввод-вывод с функцией select. Наша простая версия с применением функции forkмедленнее версии с неблокируемым вводом- выводом. Тем не менее, учитывая сложность кода неблокируемого ввода-вывода по сравнению с кодом функции fork, мы рекомендуем более простой подход.

Когда сокет TCP устанавливается как неблокируемый, а затем вызывается функция connect, она немедленно возвращает ошибку EINPROGRESS, однако трехэтапное рукопожатие TCP продолжается. Далее мы с помощью функции selectпроверяем, успешно или нет завершилось установление соединения. Неблокируемая функция connect находит применение в трех случаях:

1. Трехэтапное рукопожатие может наложиться на какой-либо другой процесс. Для выполнения функции connectтребуется один период обращения RTT (см. раздел 2.5), и это может занять от нескольких миллисекунд в локальной сети до сотен миллисекунд или нескольких секунд в глобальной сети. Это время мы можем провести с пользой, выполняя какой-либо другой процесс.

2. Мы можем установить множество соединений одновременно, используя эту технологию. Этот способ уже стал популярен в применении к веб-браузерам, и такой пример мы приводим в разделе 16.5.

3. Поскольку мы ждем завершения установления соединения с помощью функции select, мы можем задать предел времени для функции select, что позволит нам сократить тайм-аут для функции connect. Во многих реализациях тайм-аут функции connect лежит в пределах от 75 с до нескольких минут. Бывают случаи, когда приложению нужен более короткий тайм-аут, и одним из решений может стать использование неблокируемой функции connect. В разделе 14.2 рассматриваются другие способы помещения тайм-аута в операции с сокетами.

Как бы просто ни выглядела неблокируемая функция connect, есть ряд моментов, которые следует учитывать.

■ Даже если сокет является неблокируемым, то когда сервер, с которым мы соединяемся, находится на том же узле, обычно установление соединения происходит немедленно при вызове функции connect.

■ В Беркли-реализациях (а также POSIX) имеются два следующих правила, относящихся к функции selectи неблокируемой функции connect: во-первых, когда соединение устанавливается успешно, дескриптор становится готовым для записи [128, с. 531], и во-вторых, когда при установлении соединения встречается ошибка, дескриптор становится готовым как для чтения, так и для записи [128, с. 530].

Эти два правила в отношении функции select выпадают из общего ряда наших правил из раздела 6.3 относительно условий, при которых дескриптор становится готовым для чтения или записи. В сокет TCP можно записывать, если достаточно места в буфере отправки (что всегда будет выполнено в случае присоединенного сокета, поскольку мы еще ничего не записали в сокет) и сокет является присоединенным (что выполняется, только когда завершено трехэтапное рукопожатие). При наличии ошибки, ожидающей обработки, появляется возможность читать из сокета и записывать в сокет.

С неблокируемыми функциями connectсвязано множество проблем переносимости, которые мы отметим в последующих примерах.

В листинге 16.7 показана наша функция connect_nonb, вызывающая неблокируемую функцию connect. Мы заменяем вызов функции connect, имеющийся в листинге 1.1, следующим фрагментом кода:

if (connect_nonb(sockfd, (SA*)&servaddr, sizeof(servaddr), 0) < 0)

err_sys("connect error");

Первые три аргумента являются обычными аргументами функции connect, а четвертый аргумент — это число секунд, в течение которых мы ждем завершения установления соединения. Нулевое значение подразумевает отсутствие тайм- аута для функции select; следовательно, для установления соединения TCP ядро будет использовать свой обычный тайм-аут.

Листинг 16.7. Неблокируемая функция connect

//lib/connect_nonb.c

1 #include "unp.h"

2 int

3 connect_nonb(int sockfd, const SA *saptr, socklen_t salen, int nsec)

4 {

5 int flags, n, error;

6 socklen_t len;

7 fd_set rset, wset;

8 struct timeval tval;

9 flags = Fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);

10 Fcntl(sockfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);

11 error = 0;

12 if ((n = connect(sockfd, saptr, salen)) < 0)

13 if (errno != EINPROGRESS)

14 return (-1);

15 /* Пока соединение устанавливается, мы можем заняться чем-то другим */

16 if (n == 0)

17 goto done; /* функция connect завершилась немедленно */

18 FD_ZERO(&rset);

19 FDSET(sockfd, &rset);

20 wset = rset;

21 tval.tv_sec = nsec;

22 tval.tv_usec = 0;

23 if ((n = Select(sockfd + 1, &rset, &wset, NULL,

24 nsec ? &tval : NULL)) == 0) {

25 close(sockfd); /* тайм-аут */

26 errno = ETIMEDOUT;

27 return (-1);

28 }

29 if (FD_ISSET(sockfd, &rset) || FD_ISSET(sockfd, &wset)) {

30 len = sizeof(error);

31 if (getsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, &len) < 0)

32 return (-1); /*в Solaris ошибка, ожидающая обработки */

33 } else

34 err_quit("select error: sockfd not set");

35 done:

36 Fcntl(sockfd, F_SETFL, flags); /* восстанавливаем флаги, задающие статус файла */

37 if (error) {

38 close(sockfd); /* на всякий случай */

39 errno = error;

40 return (-1);

41 }

42 return (0);

43 }

9-10 Мы вызываем функцию fcntl, которая делает сокет неблокируемым.

11-14 Мы вызываем неблокируемую функцию connect. Ошибка, которую мы ожидаем ( EINPROGRESS), указывает на то, что установление соединения началось, но еще не завершилось [128, с. 466]. Любая другая ошибка возвращается вызывающему процессу.

15 На этом этапе мы можем делать все, что захотим, ожидая завершения установления соединения.

16-17 Если неблокируемая функция connectвозвратила нуль, установление соединения завершилось. Как мы сказали, это может произойти, когда сервер находится на том же узле, что и клиент.

18-24 Мы вызываем функцию selectи ждем, когда сокет будет готов либо для чтения, либо для записи. Мы обнуляем rset, включаем бит, соответствующий sockfdв этом наборе дескрипторов и затем копируем rsetв wset. Это присваивание, возможно, является структурным присваиванием, поскольку обычно наборы дескрипторов представляются как структуры. Далее мы инициализируем структуру timevalи затем вызываем функцию select. Если вызывающий процесс задает четвертый аргумент нулевым (что соответствует использованию тайм-аута по умолчанию), следует задать в качестве последнего аргумента функции selectпустой указатель, а не структуру timevalс нулевым значением (означающим, что мы не ждем вообще).