А. Григорьев - О чём не пишут в книгах по Delphi

При программировании TCP и UDP применяются одни и те же функции, но их поведение при этом различно. Для передачи данных с помощью TCP необходимо сначала установить соединение, и после этого возможен обмен данными только с тем адресом, с которым это соединение установлено. Функция sendtoможет использоваться для TCP-сокетов, но ее параметры, задающие адрес получателя, игнорируются, а данные отправляются на тот адрес, с которым соединен сокет. Поэтому при отправке данных через TCP обычно прибегают к функции send, которая дает тот же результат. По тем же причинам обычно используется recv, а не recvfrom.

В TCP существует разделение ролей взаимодействующих сторон на клиент и сервер. Мы начнем изучение передачи данных в TCP с изучения действий клиента.

Для начала взаимодействия клиент должен соединиться с сервером с помощью функции connect. Мы уже знакомы с этой функцией, но в случае TCP она выполняет несколько иные действия. В данном случае она устанавливает реальное соединение, поэтому ее действия начинаются с проверки того, существует ли по указанному адресу серверный сокет, находящийся в режиме ожидания подключения. Функция connectзавершается успешно только тогда, когда соединение установлено, и серверная сторона выполнила все необходимые для этого действия. При вызове connectв TCP предварительный явный вызов функции bindтакже не обязателен.

В отличие от UDP, сокет в TCP нельзя отсоединить или соединить с другим адресом, если он уже соединен. Для нового соединения необходим новый сокет.

Мы уже говорили, что TCP является надежным протоколом, т.е. в том случае, если пакет не доставлен, отправляющая сторона уведомляется об этом.

Тем не менее успешное завершение send, как и в случае UDP, не является гарантией того, что пакет был отослан и дошел до получателя, а говорит только о том, что данные скопированы в выходной буфер сокета, и на момент копирования сокет был соединён. Если в дальнейшем библиотека сокетов не сможет отправить эти данные или не получит подтверждения об их доставке, соединение будет закрыто, и следующая операция с этим сокетом завершится с ошибкой.

Если выходной буфер сокета равен нулю, данные сразу копируются в сеть, но успешное завершение функции и в этом случае не гарантирует успешную доставку. Использовать нулевой выходной буфер для TCP-сокетов не рекомендуется, т.к. это снижает производительность при последовательной отправке данных небольшими порциями. При буферизации эти порции накапливаются в буфере, а потом отправляются одним большим пакетом, требующим одного подтверждения от клиента. Если же буферизация не осуществляется, то будет отправлено несколько мелких пакетов, каждый со своим заголовком и своим подтверждением от клиента, что приведет к снижению производительности.

Функция recvкопирует пришедшие данные из входного буфера сокета в буфер, заданный параметром Buf, но не более lenбайтов. Скопированные данные удаляются из буфера сокета. При этом все полученные данные сливаются в один поток, поэтому получатель может самостоятельно выбирать, какой объем данных считывать за один раз. Если за один раз была скопирована только часть пришедшего пакета, оставшаяся часть не пропадает, а будет скопирована при следующем вызове recv. Функция recvвозвращает число байтов, скопированных в буфер. Если на момент ее вызова входной буфер сокета пуст, она ждет, когда там что-то появится, затем копирует полученные данные и лишь после этого возвращает управление вызвавшей ее программе. Если recvвозвращает 0, это значит, что удаленный сокет корректно завершил соединение. Если соединение завершено некорректно (например, из-за обрыва кабеля или сбоя удаленного компьютера), функция завершается с ошибкой (т.е. возвращает SOCKET_ERROR).

Теперь рассмотрим, какие действия при использовании TCP должен выполнить сервер. Как мы уже говорили, сервер должен перевести сокет в режим ожидания соединения. Это делается с помощью функции listen, имеющей следующий прототип:

function listen(s: TSocket; backlog: Integer): Integer;

Параметр s задает сокет, который переводится в режим ожидания подключения. Этот сокет должен быть привязан к адресу, т.е. функция bindдолжна быть вызвана для него явно. Для сокета, находящегося в режиме ожидания, создается очередь подключений. Размер этой очереди определяется параметром backlog, если он равен SOMAXCONN, очередь будет иметь максимально возможный размер. В MSDN отмечается, что узнать максимально допустимый размер очереди стандартными средствами нельзя. Функция возвращает ноль при успешном завершении и SOCKET_ERROR— в случае ошибки.

Когда клиент вызывает функцию connect, и по указанному в ней адресу имеется сокет, находящийся в режиме ожидания подключения, то информация о клиенте помещается в очередь подключений этого сокета. Успешное завершение connect говорит о том, что на стороне сервера подключение добавлено в очередь. Однако для того, чтобы соединение было действительно установлено, сервер должен выполнить еще некоторые действия: извлечь из очереди соединений информацию о соединении и создать сокет для его обслуживания. Эти операции выполняются с помощью функции accept, имеющей следующий прототип:

function accept(s: TSocket; addr: PSockAddr; addrlen: PInteger) : TSocket;

Параметр sзадает сокет, который находится в режиме ожидания соединения и из очереди которого извлекается информация о соединении. Выходной параметр addrпозволяет получить адрес клиента, установившего соединение. Здесь должен быть передан указатель на буфер, в который этот адрес будет помещен. Параметр addrlenсодержит указатель на переменную, в которой хранится длина этого буфера: до вызова функции эта переменная должна содержать фактическую длину буфера, задаваемого параметром addr, после вызова — количество байтов буфера, реально понадобившихся для хранения адреса клиента. Очевидно, что в случае TCP и входное, и выходное значение этой переменной должно быть равно SizeOf(TSockAddr). Эти параметры передаются как указатели, а не как параметры-переменные, что было бы более естественно для Delphi, потому что библиотека сокетов допускает для этих указателей нулевые значения, если сервер не интересует адрес клиента. В данном случае разработчики модуля WinSock сохранили полную функциональность, предоставляемую библиотекой.

В случае ошибки функция acceptвозвращает значение INVALID_SOCKET. При успешном завершении возвращается дескриптор сокета. созданного библиотекой сокетов и предназначенного для обслуживания данного соединения. Этот сокет уже привязан к адресу и соединен с сокетом клиента, установившего соединение, и его можно использовать в функциях recvи sendбез предварительного вызова каких-либо других функций. Уничтожается этот сокет обычным образом, с помощью closesocket.