Уильям Стивенс - UNIX: разработка сетевых приложений

11 servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

12 Bind(sockfd, (SA*)&servaddr, sizeof(servaddr));

13 dg_echo(sodkfd, (SA*)&cliaddr, sizeof(cliaddr));

14 }

7-12 Мы создаем сокет UDP, задавая в качестве второго аргумента функции socketзначение SOCK_DGRAM(сокет дейтаграмм в протоколе IPv4). Как и в примере сервера TCP, адрес IPv4 для функции bind задается как INADDR_ANY, а заранее известный номер порта сервера — это константа SERV_PORTиз заголовка unp.h.

13 Затем вызывается функция dg_echoдля обработки клиентского запроса сервером.

В листинге 8.2 показана функция dg_echo.

Листинг 8.2. Функция dg_echo: отражение строк на сокете дейтаграмм

//lib/dg_echo.c

1 #include "unp.h"

2 void

3 dg_echo(int sockfd, SA *pcliaddr, socklen_t clilen)

4 {

5 int n;

6 socklen_t len;

7 char mesg[MAXLINE];

8 for (;;) {

9 len = clilen;

10 n = Recvfrom(sockfd, mesg, MAXLINE, 0, pcliaddr, &len);

11 Sendto(sockfd, mesg, n, 0, pcliaddr, len);

12 }

13 }

8-12 Эта функция является простым циклом, в котором очередная дейтаграмма, приходящая на порт сервера, читается функцией recvfromи с помощью функции sendtoотправляется обратно.

Несмотря на простоту этой функции, нужно учесть ряд важных деталей. Во- первых, эта функция никогда не завершается. Поскольку UDP — это протокол, не ориентированный на установление соединения, в нем не существует никаких аналогов признака конца файла, используемого в TCP.

Во-вторых, эта функция позволяет создать последовательный сервер , а не параллельный, который мы получали в случае TCP. Поскольку нет вызова функции fork, один процесс сервера выполняет обработку всех клиентов. В общем случае большинство серверов TCP являются параллельными, а большинство серверов UDP — последовательными.

Для сокета на уровне UDP происходит неявная буферизация дейтаграмм в виде очереди. Действительно, у каждого сокета UDP имеется буфер приема, и каждая дейтаграмма, приходящая на этот сокет, помещается в его буфер приема. Когда процесс вызывает функцию recvfrom, очередная дейтаграмма из буфера возвращается процессу в порядке FIFO (First In, First Out — первым пришел, первым обслужен). Таким образом, если множество дейтаграмм приходит на сокет до того, как процесс может прочитать данные, уже установленные в очередь для сокета, то приходящие дейтаграммы просто добавляются в буфер приема сокета. Но этот буфер имеет ограниченный размер. Мы обсуждали этот размер и способы его увеличения с помощью параметра сокета SO_RCVBUFв разделе 7.5.

На рис. 8.3 показано обобщение нашей модели TCP клиент-сервер из главы 5, когда два клиента устанавливают соединения с сервером.

Рис. 8.3. Обобщение модели TCP клиент-сервер с двумя клиентами

Здесь имеется два присоединенных сокета, и каждый из присоединенных сокетов на узле сервера имеет свой собственный буфер приема. На рис. 8.4 показан случай, когда два клиента отправляют дейтаграммы серверу UDP.

Рис. 8.4. Обобщение модели UDP клиент-сервер с двумя клиентами

Существует только один процесс сервера, и у него имеется один сокет, на который сервер получает все приходящие дейтаграммы и с которого отправляет все ответы. У этого сокета имеется буфер приема, в который помещаются все приходящие дейтаграммы.

Функция mainв листинге 8.1 является зависящей от протокола (она создает сокет семейства AF_INET, а затем выделяет и инициализирует структуру адреса сокета IPv4), но функция dg_echoот протокола не зависит. Причина, по которой функция dg_echoне зависит от протокола, заключается в том, что вызывающий процесс (в нашем случае функция main) должен разместить в памяти структуру адреса сокета корректного размера, и указатель на эту структуру вместе с ее размером передаются в качестве аргументов функции dg_echo. Функция dg_echoникогда не углубляется в эту структуру: она просто передает указатель на нее функциям recvfromи sendto. Функция recvfromзаполняет эту структуру, вписывая в нее IP-адрес и номер порта клиента, и поскольку тот же указатель ( pcliaddr) затем передается функции sendtoв качестве адреса получателя, таким образом дейтаграмма отражается обратно клиенту, отправившему дейтаграмму.

Функция mainклиента UDP показана в листинге 8.3.

Листинг 8.3. Эхо-клиент UDP

//udpcliserv/udpcli01.c

1 #include "unp.h"

2 int

3 main(int argc, char **argv)

4 {

5 int sockfd;

6 struct sockaddr_in servaddr;

7 if (argc != 2)

8 err_quit("usage: udpcli ");

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

10 servaddr.sin_family = AF_INET;

11 servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

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

13 sockfd = Socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

14 dg_cli(stdin, sockfd, (SA*)&servaddr, sizeof(servaddr));

15 exit(0);

16 }

9-12 Структура адреса сокета IPv4 заполняется IP-адресом и номером порта сервера. Эта структура будет передана функции dg_cli. Она определяет, куда отправлять дейтаграммы.

13-14 Создается сокет UDP и вызывается функция dg_cli.

В листинге 8.4 показана функция dg_cli, которая выполняет большую часть работы на стороне клиента.

Листинг 8.4. Функция dg_cli: цикл обработки клиента

//lib/dg_cli.c

1 #include "unp.h"

2 void

3 dg_cli(FILE *fp, int sockfd, const SA *pservaddr, socklen_t servlen)

4 {

5 int n;

6 char sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE + 1];

7 while (Fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) {

8 Sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, pservaddr, servlen);

9 n = Recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, NULL, NULL);

10 recvline[n] = 0; /* завершающий нуль */

11 Fputs(recvline, stdout);

12 }

13 }

7-12 В цикле обработки на стороне клиента имеется четыре шага: чтение строки из стандартного потока ввода при помощи функции fgets, отправка строки серверу с помощью функции sendto, чтение отраженного ответа сервера с помощью функции recvfromи помещение отраженной строки в стандартный поток вывода с помощью функции fputs.

Наш клиент не запрашивал у ядра присваивания динамически назначаемого порта своему сокету (тогда как для клиента TCP это имело место при вызове функции connect). В случае сокета UDP при первом вызове функции sendtoядро выбирает динамически назначаемый порт, если с этим сокетом еще не был связан никакой локальный порт. Как и в случае TCP, клиент может вызвать функцию bind явно, но это делается редко.