Уильям Стивенс - UNIX: разработка сетевых приложений

Обсуждая функцию bind, мы отметили, что термин «имя» используется некорректно. Эти две функции возвращают адрес протокола, связанный с одним из концов сетевого соединения, что для протоколов IPv4 и IPv6 является сочетанием IP-адреса и номера порта. Эти функции также не имеют ничего общего с доменными именами (глава 11).

Функции getsocknameи getpeernameнеобходимы нам по следующим соображениям:

■ После успешного выполнения функции connectи возвращения управления в клиентский процесс TCP, который не вызывает функцию bind, функция getsocknameвозвращает IP-адрес и номер локального порта, присвоенные соединению ядром.

■ После вызова функции bindс номером порта 0 (что является указанием ядру на необходимость выбрать номер локального порта) функция getsocknameвозвращает номер локального порта, который был задан.

■ Функцию getsocknameможно вызвать, чтобы получить семейство адресов сокета, как это показано в листинге 4.4.

■ Сервер TCP, который с помощью функции bindсвязывается с универсальным IP-адресом (см. листинг 1.5), как только устанавливается соединение с клиентом (функция acceptуспешно выполнена), может вызвать функцию getsockname, чтобы получить локальный IP-адрес соединения. Аргумент sockfd(дескриптор сокета) в этом вызове должен содержать дескриптор присоединенного, а не прослушиваемого сокета.

■ Когда сервер запускается с помощью функции execпроцессом, вызывающим функцию accept, он может идентифицировать клиента только одним способом - вызвать функцию getpeername. Это происходит, когда функция inetd(см. раздел 13.5) вызывает функции forkи execдля создания сервера TCP. Этот сценарий представлен на рис. 4.9. Функция inetdвызывает функцию accept(верхняя левая рамка), после чего возвращаются два значения: дескриптор присоединенного сокета connfd(это возвращаемое значение функции), а также IP-адрес и номер порта клиента, отмеченные на рисунке небольшой рамкой с подписью «адрес собеседника» (структура адреса сокета Интернета). Далее вызывается функция forkи создается дочерний процесс функции inetd. Поскольку дочерний процесс запускается с копией содержимого памяти родительского процесса, структура адреса сокета доступна дочернему процессу, как и дескриптор присоединенного сокета (так как дескрипторы совместно используются родительским и дочерним процессами). Но когда дочерний процесс с помощью функции execзапускает выполнение реального сервера (скажем, сервера Telnet), содержимое памяти дочернего процесса заменяется новым программным файлом для сервера Telnet (то есть структура адреса сокета, содержащая адрес собеседника, теряется). Однако во время выполнения функции execдескриптор присоединенного сокета остается открытым. Один из первых вызовов функции, который выполняет сервер Telnet, — это вызов функции getpeernameдля получения IP-адреса и номера порта клиента.

Рис. 4.9. Порождение сервера демоном inetd

Очевидно, что в приведенном примере сервер Telnet при запуске должен знать значение функции connfd. Этого можно достичь двумя способами. Во-первых, процесс, вызывающий функцию exec, может отформатировать номер дескриптора как символьную строку и передать ее в виде аргумента командной строки программе, выполняемой с помощью функции exec. Во-вторых, можно заключить соглашение относительно определенных дескрипторов: некоторый дескриптор всегда присваивается присоединенному сокету перед вызовом функции exec. Последний случай соответствует действию функции inetd— она всегда присваивает дескрипторы 0, 1 и 2 присоединенным сокетам.

Функция sockfd_to_family, представленная в листинге 4.4, возвращает семейство адресов сокета.

Листинг 4.4. Возвращаемое семейство адресов сокета

//lib/sockfd_to_family.c

1 #include "unp.h"

2 int

3 sockfd_to_family(int sockfd)

4 {

5 union {

6 struct sockaddr sa;

7 char data[MAXSOCKADDR];

8 } un;

9 socklen_t len;

10 len = MAXSOCKADDR;

11 if (getsockname(sockfd, (SA*)un.data, &len) < 0)

12 return (-1);

13 return (un.sa.sa_family);

14 }

5-8 Поскольку мы не знаем, какой тип структуры адреса сокета нужно будет разместить в памяти, мы используем в нашем заголовочном файле unp.hконстанту MAXSOCKADDR, которая представляет собой размер наибольшей структуры адреса сокета в байтах. Мы определяем массив типа charсоответствующего размера в объединении, включающем универсальную структуру адреса сокета.

10-13 Мы вызываем функцию getsocknameи возвращаем семейство адресов.

Поскольку POSIX позволяет вызывать функцию getsocknameна неприсоединенном сокете, эта функция должна работать для любого дескриптора открытого сокета.

Все клиенты и серверы начинают работу с вызова функции socket, возвращающей дескриптор сокета. Затем клиенты вызывают функцию connect, в то время как серверы вызывают функции bind, listenи accept. Сокеты обычно закрываются с помощью стандартной функции close, хотя в разделе 6.6 вы увидите другой способ закрытия, реализуемый с помощью функции shutdown. Мы также проверим влияние параметра сокета SO_LINGER(см. раздел 7.5).

Большинство серверов TCP являются параллельными. При этом для каждого клиентского соединения, которым управляет сервер, вызывается функция fork. Вы увидите, что большинство серверов UDP являются последовательными. Хотя обе эти модели успешно использовались на протяжении ряда лет, имеются и другие возможности создания серверов с использованием программных потоков и процессов, которые мы рассмотрим в главе 30.

1. В разделе 4.4 мы утверждали, что константы INADDR_, определенные в заголовочном файле , расположены в порядке байтов узла. Каким образом мы можем это определить?

2. Измените листинг 1.1 так, чтобы вызвать функцию getsocknameпосле успешного завершения функции connect. Выведите локальный IP-адрес и локальный порт, присвоенный сокету TCP, используя функцию sock_ntop. В каком диапазоне (см. рис. 2.10) будут находиться динамически назначаемые порты вашей системы?

3. Предположим, что на параллельном сервере после вызова функции forkзапускается дочерний процесс, который завершает обслуживание клиента перед тем, как результат выполнения функции forkвозвращается родительскому процессу. Что происходит при этих двух вызовах функции closeв листинге 4.3?