Уильям Стивенс - UNIX: разработка сетевых приложений

Есть два способа оптимизации, которые мы не используем в этом примере (чтобы не усложнять его еще больше). Во-первых, мы можем завершить цикл for в листинге 16.13, когда мы обработали число дескрипторов, которые, по сообщению функции select, были готовы. Во-вторых, мы могли, где это возможно, уменьшить значение maxfd, чтобы функция selectне проверяла биты дескрипторов, которые уже сброшены. Поскольку число дескрипторов, используемых в этом коде, в любой момент времени, вероятно, меньше 10, а не порядка тысяч, вряд ли какая-либо из этих оптимизаций стоит дополнительных усложнений.

Каков выигрыш в эффективности при установлении множества одновременных соединений? В табл. 16.1 показано время, необходимое для выполнения определенной задачи, которая состоит в том, чтобы получить от веб-сервера домашнюю страницу и девять картинок. Время обращения RTT для данного соединения с сервером равно приблизительно 150 мс. Размер домашней страницы — 4017 байт, а средний размер девяти файлов с изображениями составил 1621 байт. Размер сегмента TCP равен 512 байт. Для сравнения мы также представляем в этой таблице значения для многопоточной версии данной программы, которую мы создаем в разделе 26.9.

Таблица 16.1. Время выполнения задания для разного количества одновременных соединений в разных версиях программы

Мы показали пример использования одновременных соединений, поскольку он служит хорошей иллюстрацией применения неблокируемого ввода-вывода, а также потому, что в данном случае эффективность применения одновременных соединений может быть измерена. Это свойство также используется в популярном приложении — веб-браузере Netscape. В этой технологии могут появиться некоторые «подводные камни», если сеть перегружена. В главе 21 [111] подробно описываются алгоритмы TCP, называемые алгоритмами медленного старта (slow start) и предотвращения перегрузки сети (congestion avoidance). Когда от клиента к серверу устанавливается множество соединений, то взаимодействие между соединениями на уровне TCP отсутствует. То есть если на одном из соединений происходит потеря пакета, другие соединения с тем же сервером не получают соответствующего уведомления, и вполне возможно, что другие соединения вскоре также столкнутся с потерей пакетов, пока не замедлятся. По этим дополнительным соединениям будет продолжаться отправка слишком большого количества пакетов в уже перегруженную сеть. Эта технология также увеличивает нагрузку на сервер.

Максимальное увеличение эффективности происходит при трех одновременных соединениях (время уменьшается вдвое), а при четырех и более одновременных соединениях прирост производительности значительно меньше.

Как было сказано в главе 6, функция selectсообщает, что прослушиваемый сокет готов для чтения, когда установленное соединение готово к обработке функцией accept. Следовательно, если мы используем функцию selectдля определения готовности входящих соединений, то нам не нужно делать прослушиваемый сокет неблокируемым, потому что когда функция selectсообщает нам, что соединение установлено, функция acceptобычно не является блокируемой.

К сожалению, существует определенная проблема, связанная со временем, способная запутать нас [34]. Чтобы увидеть эту проблему, изменим код нашего эхо- клиента TCP (см. листинг 5.3) таким образом, чтобы после установления соединения серверу отсылался сегмент RST. В листинге 16.14 представлена новая версия.

Листинг 16.14. Эхо-клиент TCP, устанавливающий соединение и посылающий серверу сегмент RST

//nonblock/tcpcli03.c

1 #include "unp.h"

2 int

3 main(int argc, char **argv)

4 {

5 int sockfd;

6 struct linger ling;

7 struct sockaddr_in servaddr;

8 if (argc != 2)

9 err_quit("usage: tcpcli ");

10 sockfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

11 bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));

12 servaddr.sin_family = AF_INET;

13 servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

14 Inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr);

15 Connect(sockfd, (SA*)&servaddr, sizeof(servaddr));

16 ling.l_onoff = 1; /* для отправки сегмента RST при закрытии соединения */

17 ling.l_linger = 0;

18 Setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_LINGER, &ling, sizeof(ling));

19 Close(sockfd);

20 exit(0);

21 }

16-19 Как только соединение устанавливается, мы задаем параметр сокета SO_LINGER, устанавливая флаг l_onoffв единицу и обнуляя время l_linger. Как утверждалось в разделе 7.5, это вызывает отправку RST на сокете TCP при закрытии соединения. Затем с помощью функции closeмы закрываем сокет.

Потом мы изменяем наш сервер TCP, приведенный в листингах 6.3 и 6.4, с тем чтобы после сообщения функции selectо готовности прослушиваемого сокета для чтения, но перед вызовом функции acceptнаступала пауза. В следующем коде, взятом из начала листинга 6.4, две добавленные строки помечены знаком +.

if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) { /* новое соединение */

+ printf("listening socket readable\n");

+ sleep(5);

clilen = sizeof(cliaddr);

connfd = Accept(listenfd, (SA*)&cliaddr, &clilen);

Здесь мы имитируем занятый сервер, который не может вызвать функцию acceptсразу же, как только функция selectсообщит, что прослушиваемый сокет готов для чтения. Обычно подобное замедление со стороны сервера не вызывает проблем (на самом деле именно для этих ситуаций предусмотрена очередь полностью установленных соединений). Но поскольку после установления соединения от клиента прибыл сегмент RST, у нас возникает проблема.

В разделе 5.11 мы отмечали, что когда клиент разрывает соединение до того, как сервер вызывает функцию accept, в Беркли-реализациях прерванное соединение не возвращается серверу, в то время как другие реализации должны возвращать ошибку ECONNABORTED, но часто вместо нее возвращают ошибку EPROTO. Рассмотрим Беркли-реализацию.

■ Клиент устанавливает соединение и затем прерывает его, как показано в листинге 16.14.

■ Функция selectсообщает процессу сервера, что дескриптор готов для чтения, но у сервера вызов функции acceptзанимает некоторое, хотя и непродолжительное, время.

■ После того, как сервер получил сообщение от функции select, и прежде, чем была вызвана функция accept, прибыл сегмент RST от клиента.