Уильям Стивенс - UNIX: разработка сетевых приложений

Для проверки состояний процессов и отношений между ними можно также использовать команду ps:

linux % ps -t pts/6 -o pid,ppid,tty,stat,args,wchan

PID PPID TT STAT COMMAND WCHAN

22038 22036 pts/6 S -bash wait4

17870 22038 pts/6 S ./tcpserv01 wait_for_connect

19315 17870 pts/6 S ./tcpserv01 tcp_data_wait

19314 22038 pts/6 S ./tcpcli01 127.0.0.1 read_chan

Мы вызвали psс несколько необычным набором аргументов для того, чтобы получить всю необходимую для дальнейшего обсуждения информацию. Мы запустили клиент и сервер из одного окна ( pts/6, что означает псевдотерминал 6). В колонках PIDи PPIDпоказаны отношения между родительским и дочерним процессами. Можно точно сказать, что первая строка tcpserv01соответствует родительскому процессу, а вторая строка tcpserv01— дочернему, поскольку PPID дочернего процесса — это PID родительского. Кроме того, PPID родительского процесса совпадает с PID интерпретатора команд ( bash).

Колонка STATдля всех трех сетевых процессов отмечена символом S. Это означает, что процессы находятся в состоянии ожидания (sleeping). Если процесс находится в состоянии ожидания, колонка WCHANсообщит нам о том, чем он занят. В Linux значение wait_for_connectвыводится, если процесс блокируется функцией acceptили connect, значение tcp_data_wait— если процесс блокируется при вводе или выводе через сокет, a read_chan— если процесс блокируется при терминальном вводе-выводе. Так что для наших трех сетевых процессов значения WCHANвыглядят вполне осмысленно.

На этом этапе соединение установлено, и все, что бы мы ни вводили на стороне клиента, отражается обратно.

linux % tcpcli01 127.0.0.1 эту строку мы показывали раньше

hello, world наш ввод

hello, world отраженная сервером строка

good bye

good bye

^D Ctrl+D - наш завершающий символ для обозначения конца файла

Мы вводим две строки, каждая из них отражается, затем мы вводим символ конца файла (EOF) Ctrl+D , который завершает работу клиента. Если мы сразу же выполним команду netstat, то увидим следующее:

linux % netstat -а | grep 9877

tcp 0 0 *:9877 *:*

tcp 0 0 local host:42758 localhost:9877

Клиентская часть соединения (локальный порт 42 758) входит в состояние TIME_WAIT (см. раздел 2.6), и прослушивающий сервер все еще ждет подключения другого клиента. (В этот раз мы передаем вывод netstatпрограмме grep, чтобы вывести только строки с заранее известным портом нашего сервера. Но при этом также удаляется строка заголовка.)

Перечислим этапы нормального завершения работы нашего клиента и сервера.

1. Когда мы набираем символ EOF, функция fgetsвозвращает пустой указатель, и функция str_cliвозвращает управление (см. листинг 5.4).

2. Когда функция str_cliвозвращает управление клиентской функции main(см. листинг 5.3), последняя завершает работу, вызывая функцию exit.

3. При завершении процесса выполняется закрытие всех открытых дескрипторов, так что клиентский сокет закрывается ядром. При этом серверу посылается сегмент FIN, на который TCP сервера отвечает сегментом ACK. Это первая половина последовательности завершения работы соединения TCP. На этом этапе сокет сервера находится в состоянии CLOSE_WAIT, а клиентский сокет — в состоянии FIN_WAIT_2 (см. рис. 2.4 и 2.5).

4. Когда TCP сервера получает сегмент FIN, дочерний процесс сервера находится в состоянии ожидания в вызове функции read(см. листинг 5.2), а затем функция readвозвращает нуль. Это заставляет функцию str_echoвернуть управление функции mainдочернего процесса сервера.

5. Дочерний процесс сервера завершается с помощью вызова функции exit(см. листинг 5.1).

6. Все открытые дескрипторы в дочернем процессе сервера закрываются. Закрытие присоединенного сокета дочерним процессом вызывает отправку двух последних сегментов завершения соединения TCP: FIN от сервера клиенту и ACK от клиента (см. рис. 2.5). На этом этапе соединение полностью завершается. Клиентский сокет входит в состояние TIME_WAIT.

7. Другая часть завершения процесса относится к сигналу SIGCHLD. Он отправляется родительскому процессу, когда завершается дочерний процесс. Это происходит и в нашем примере, но мы не перехватываем данный сигнал в коде, и по умолчанию он игнорируется. Дочерний процесс входит в состояние зомби (zombie). Мы можем проверить это с помощью команды ps.

linux % ps -t pts/6 -o pid,ppid,tty,stat,args,wchan

PID PPID TT STAT COMMAND WCHAN

22038 22036 pts/6 S -bash read_chan

17870 22038 pts/6 S ./tcpserv01 wait_for_connect

19315 17870 pts/6 Z [tcpserv01

Теперь дочерний процесс находится в состоянии Z(зомби).

Процессы-зомби нужно своевременно удалять, а это требует работы с сигналами Unix. Поэтому в следующем разделе мы сделаем обзор управления сигналами, а затем продолжим рассмотрение нашего примера.

Сигнал — это уведомление процесса о том, что произошло некое событие. Иногда сигналы называют программными прерываниями ( software interrupts ). Подразумевается, что процесс не знает заранее о том, когда придет сигнал.

Сигналы могут посылаться в следующих направлениях:

■ одним процессом другому процессу (или самому себе);

■ ядром процессу.

Сигнал SIGCHLD, упомянутый в конце предыдущего раздела, ядро посылает родительскому процессу при завершении дочернего.

Для каждого сигнала существует определенное действие ( action или disposition — характер ). Действие, соответствующее сигналу, задается с помощью вызова функции sigaction(ее описание следует далее) и может быть выбрано тремя способами:

1. Мы можем предоставить функцию, которая вызывается при перехвате определенного сигнала. Эта функция называется обработчиком сигнала ( signal handler ), а действие называется перехватыванием сигнала ( catching ). Сигналы SIGKILLи SIGSTOPперехватить нельзя. Наша функция вызывается с одним целочисленным аргументом, который является номером сигнала, и ничего не возвращает. Следовательно, прототип этой функции имеет вид:

void handler(int signo );

Для большинства сигналов вызов функции sigactionи задание функции, вызываемой при получении сигнала, — это все, что требуется для обработки сигнала. Но дальше вы увидите, что для перехватывания некоторых сигналов, в частности SIGIO, SIGPOLLи SIGURG, требуются дополнительные действия со стороны процесса.

2. Мы можем игнорировать сигнал, если действие задать как SIG_IGN. Сигналы SIGKILLи SIGSTOPне могут быть проигнорированы.

3. Мы можем установить действие для сигнала по умолчанию , задав его как SIG_DFL. Действие сигнала по умолчанию обычно заключается в завершении процесса по получении сигнала, а некоторые сигналы генерируют копию области памяти процесса в его текущем каталоге (так называемый дамп — core dump ). Есть несколько сигналов, для которых действием по умолчанию является игнорирование. Например, SIGCHLDи SIGURG(посылается по получении внеполосных данных, см. главу 24) — это два сигнала, игнорируемых по умолчанию, с которыми мы встретимся в тексте.