Уильям Стивенс - UNIX: разработка сетевых приложений

macosx % tcpsend05 freebsd 5555

wrote 16384 bytes of normal data

wrote 1 byte of OOB data

wrote 1024 bytes of normal data

Как и ожидалось, все данные помещаются в буфер отправки сокета отправителя, и программа завершается. Ниже приведен результат работы принимающей программы:

freebsd4 % tcprecv05 5555

SIGURG received

recv error: Resource temporarily unavailable

Сообщение об ошибке, которое выдает наша функция err_sys, соответствует ошибке EAGAIN, которая в FreeBSD аналогична ошибке EWOULDBLOCK. TCP посылает уведомление об отправке внеполосных данных принимающему TCP, который в результате генерирует сигнал SIGURGдля принимающего процесса. Но когда вызывается функция recvи задается флаг MSG_OOB, байт с внеполосными данными не может быть прочитан.

Для решения этой проблемы необходимо, чтобы получатель освобождал место в своем приемном буфере, считывая поступившие обычные данные. В результате TCP объявит для отправителя окно ненулевого размера, что в конечном счете позволит отправителю передать байт, содержащий внеполосные данные.

В реализациях, происходящих от Беркли [128, с. 1016-1017], можно отметить две близких проблемы. Во-первых, даже если приемный буфер сокета заполнен, ядро всегда принимает от процесса внеполосные данные для отправки собеседнику. Во-вторых, когда отправитель посылает байт с внеполосными данными, немедленно посылается сегмент TCP, содержащий срочное уведомление. Все обычные проверки вывода TCP (алгоритм Нагла, предотвращение синдрома «глупого окна») при этом блокируются.

Нашим очередным примером мы иллюстрируем тот факт, что для данного соединения TCP существует всего одна отметка внеполосных данных, и если новые внеполосные данные прибудут прежде, чем принимающий процесс начнет считывать пришедшие ранее внеполосные данные, то предыдущая отметка будет утеряна.

В листинге 24.10 показана посылающая программа, аналогичная программе, приведенной в листинге 24.6. Отличие заключается в том, что сейчас мы добавили еще одну функцию sendдля отправки внеполосных данных и еще одну функцию writeдля записи обычных данных.

Листинг 24.10. Отправка двух байтов внеполосных данных друг за другом

//oob/tcpsend06.c

1 #include "unp.h"

2 int

3 main(int argc, char **argv)

4 {

5 int sockfd;

6 if (argc != 3)

7 err_quit("usage: tcpsend04 ");

8 sockfd = Tcp_connect(argv[1], argv[2]);

9 Write(sockfd, "123", 3);

10 printf("wrote 3 bytes of normal data\n");

11 Send(sockfd, "4", 1, MSG_OOB);

12 printf("wrote 1 byte of OOB data\n");

13 Write(sockfd, "5", 1);

14 printf("wrote 1 byte of normal data\n");

15 Send(sockfd,. "6", 1, MSG_OOB);

16 printf("wrote 1 byte of OOB data\n");

17 Write(sockfd, "7", 1);

18 printf("wrote 1 byte of normal data\n");

19 exit(0);

20 }

В данном случае отправка данных происходит без пауз, что позволяет быстро переслать данные собеседнику.

Принимающая программа идентична программе, приведенной в листинге 24.7, где вызывается функция sleep, которая после установления соединения переводит получателя в спящее состояние на 5 с, чтобы позволить данным прибыть на принимающий TCP. Ниже приводится результат выполнения этой программы:

freebsd4 % tcprecv06 5555

read 5 bytes: 12345

at OOB mark

read 2 bytes: 67

received EOF

Прибытие второго байта внеполосных данных ( 6) изменяет отметку, которая ассоциировалась с первым прибывшим байтом внеполосных данных ( 4). Как мы сказали, для конкретного соединения TCP допускается только одна отметка внеполосных данных.

Все приведенные до сих пор примеры, иллюстрирующие использование внеполосных данных, были весьма тривиальны. К сожалению, когда мы начинаем учитывать возможные проблемы, связанные с согласованием во времени при пересылке внеполосных данных, ситуация заметно усложняется. В первую очередь, нужно осознать, что концепция внеполосных данных подразумевает передачу получателю трех различных фрагментов информации:

1. Сам факт того, что отправитель вошел в срочный режим. Принимающий процесс получает уведомление об этом либо с помощью сигнала SIGURG, либо с помощью функции select. Это уведомление передается сразу же после того, как отправитель посылает байт внеполосных данных, поскольку, как показано в листинге 24.9, TCP посылает уведомление, даже если поток каких-либо данных от сервера к клиенту остановлен функциями управления потоком. В результате получения такого уведомления получатель может входить в определенный специальный режим обработки последующих данных.

2. Позиция байта, содержащего внеполосные данные, то есть расположение этого байта по отношению к остальным данным, посланным отправителем, иначе говоря, отметка внеполосных данных.

3. Фактическое значение внеполосного байта. Поскольку TCP является потоковым протоколом, который не интерпретирует данные, посланные приложением, это может быть любое 8-разрядное значение.

Говоря о срочном режиме TCP, мы можем рассматривать флаг URG как уведомление, а срочный указатель как внеполосную отметку.

Проблемы, связанные с концепцией внеполосных данных, сформулированы в следующих пунктах:

1. Для каждого соединения имеется только один срочный указатель.

2. Для каждого соединения допускается только одна отметка внеполосных данных.

3. Для каждого соединения имеется только один однобайтовый буфер, предназначенный для внеполосных данных (это имеет значение, только если внеполосные данные не считываются вместе с обычными данными).

В листинге 24.10 показано, что вновь прибывшая отметка внеполосных данных отменяет все предыдущие отметки, до которых принимающий процесс еще не дошел. Если внеполосные данные считываются вместе с обычными данными, то в случае прибытия новых внеполосных данных предыдущие не теряются, но теряются их отметки.

Типичный пример использования внеполосных данных — протокол Rlogin, задействующий эту концепцию в ситуации, когда клиент прерывает программу, выполняемую на стороне сервера [111, с. 393–394]. Сервер должен сообщить клиенту, что нужно сбросить все данные, принятые от сервера, буферизованные и предназначенные для вывода на терминал. Сервер посылает клиенту специальный байт внеполосных данных, указывая тем самым, что необходимо сбросить все полученные данные. Когда клиент получает сигнал SIGURG, он просто считывает данные из сокета, пока не встречает отметку внеполосных данных, после чего он сбрасывает все данные вплоть до этой отметки. (В [111, с. 398–401] показан пример подобного использования внеполосных данных вместе с выводом программы tcpdump.) Если в этом сценарии сервер посылает несколько внеполосных байтов, следующих с небольшими промежутками друг за другом, то такая последовательность не оказывает влияния на клиента, поскольку тот просто сбрасывает все данные, расположенные до последней отметки внеполосных данных.