Нейл Мэтью - Основы программирования в Linux

• Название: Основы программирования в Linux
• Автор: Нейл Мэтью
• Издательство: «БХВ-Петербург»
• Жанр: Программное обеспечение
• Год: 2009
• ISBN: 978-5-9775-0289-4

В четвертом издании популярного руководства даны основы программирования в операционной системе Linux. Рассмотрены: использование библиотек C/C++ и стан­дартных средств разработки, организация системных вызовов, файловый ввод/вывод, взаимодействие процессов, программирование средствами командной оболочки, создание графических пользовательских интерфейсов с помощью инструментальных средств GTK+ или Qt, применение сокетов и др. Описана компиляция программ, их компоновка c библиотеками и работа с терминальным вводом/выводом. Даны приемы написания приложений в средах GNOME® и KDE®, хранения данных с использованием СУБД MySQL® и отладки программ. Книга хорошо структурирована, что делает обучение легким и быстрым.

Для начинающих Linux-программистов

---

    if (fd == server_sockfd) {

     client_len = sizeof(client_address);

     client_sockfd = accept(server_sockfd,

      (struct sockaddr*)&client_address, &client_len);

     FD_SET(client_sockfd, &readfds);

     printf("adding client on fd %d\n", client_sockfd);

    }

Если активен не сервер, значит, активность проявляет клиент. Если получен close, клиент исчезает, и можно удалить его из множества дескрипторов. В противном случае вы "обслуживаете" клиента, как и в предыдущих примерах.

    else {

     ioctl(fd, FIONREAD, &nread);

     if (nread == 0) {

      close(fd);

      FD_CLR(fd, &readfds);

      printf("removing client on fd %d\n", fd);

     } else {

      read(fd, &ch, 1);

      sleep(5);

      printf("serving client on fd %d\n", fd);

      ch++;

      write(fd, &ch, 1);

     }

    }

   }

  }

 }

}

Примечание

В реальную программу было бы неплохо вставить переменную, содержащую наибольший подключенный номер fd (необязательно самый последний подключенный номер fd). Это помешает просмотру в цикле тысяч номеров fd, которые даже не подсоединены и потенциально не могут быть готовы к чтению. Мы пропустили этот фрагмент кода для краткости и простоты примера.

При запуске этой версии сервера многочисленные клиенты будут обрабатываться последовательно в единственном процессе.

$ ./server5 &

[1] 26686

server waiting

$ ./client3 & ./client3 & ./client3 & ps x

[2] 26689

[3] 26690

adding client on fd 4

server waiting

[4] 26691

PID   TTY  STAT TIME COMMAND

26686 pts/1 S   0:00 ./server5

26689 pts/1 S   0:00 ./client3

26690 pts/1 S   0:00 ./client3

26691 pts/1 S   0:00 ./client3

26692 pts/1 R+  0:00 ps x

$ serving client on fd 4

server waiting

adding client on fd 5

server waiting

adding client on fd 6

char from server = В

serving client on fd 5

server waiting

removing client on fd 4

char from server = В

serving client on fd 6

server waiting

removing client on fd 5

server waiting

char from server = В

removing client on fd 6

server waiting

[2]  Done  ./client3

[3]- Done  ./client3

[4]+ Done  ./client3

Для полноты аналогии, упомянутой в начале главы, в табл. 15.5 приведены параллели между соединениями на базе сокетов и телефонными переговорами.

Таблица 15.5

Телефон Сетевые сокеты Звонок в компанию по номеру 555-0828 Подключение к IP-адресу 127.0.0.1 Ответ на звонок секретаря приемной Установка соединения с remote host Просьба соединить с финансовым отделом. Маршрутизация с помощью заданного порта (9734) Ответ на звонок администратора финансового отдела Вызов select вернул управление серверу Звонок переадресован свободному менеджеру по работе с корпоративными заказчиками Сервер вызывает accept, создавая новый сокет на добавочный номер 456

Дейтаграммы

В этой главе мы сосредоточились на программировании приложений, поддерживающих связь со своими клиентами с помощью TCP-соединений на базе сокетов. Существуют ситуации, в которых затраты на установку и поддержку соединения с помощью сокетов излишни.

Хорошим примером может служить сервис daytime, использованный ранее в программе getdate.c. Вы создаете сокет, выполняете соединение, читаете единственный ответ и разрываете соединение. Столько операций для простого получения даты!

Сервис daytime так же доступен с помощью UDP-соединений, применяющих дейтаграммы. Для того чтобы воспользоваться им, просто пошлите сервису одну дейтаграмму и получите в ответ единственную дейтаграмму, содержащую дату и время. Все просто.

Сервисы, предоставляемые по UDP-протоколу, применяются в тех случаях, когда клиенту нужно создать короткий запрос к серверу, и он ожидает единственный короткий ответ. Если стоимость времени процессора достаточно низкая, сервер способен обеспечить такой сервис, обрабатывая запросы клиентов по одному и разрешая операционной системе хранить очередь входящих запросов. Такой подход упрощает программирование сервера.

Поскольку UDP — не дающий гарантий сервис, вы можете столкнуться с потерей вашей дейтаграммы или ответа сервера. Если данные важны для вас, возможно, придется тщательно программировать ваших UDP-клиентов, проверяя ошибки и при необходимости повторяя попытки. На практике в локальных сетях UDP-дейтаграммы очень надежны.

Для доступа к сервису, обеспечиваемому UDP-протоколом, вам следует применять системные вызовы socket и close, но вместо использования вызовов read и write для сокета вы применяете два системных вызова, характерных для дейтаграмм: sendto и recvfrom.

Далее приведена модифицированная версия программы getdate.c, которая получает дату с помощью сервиса UDP-дейтаграмм. Изменения по сравнению с предыдущей версией выделены цветом.

/* Начните с обычных include и объявлений. */

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <netdb.h>

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[]) {

 char *host;

 int sockfd;

 int len, result;

 struct sockaddr_in address;

 struct hostent *hostinfo;

 struct servent *servinfo;

 char buffer[128];

 if (argc == 1) host = "localhost";

 else host = argv[1];

 /* Ищет адрес хоста и сообщает об ошибке, если не находит. */

 hostinfo = gethostbyname(host);

 if (!hostinfo) {

  fprintf(stderr, "no host: %s\n", host);

  exit(1);

 }

 /* Проверяет наличие на компьютере сервиса daytime. */

 servinfo = getservbyname("daytime", "udp");

 if (!servinfo) {

  fprintf(stderr, "no daytime service\n");

  exit(1);

 }

 printf("daytime port is %d\n", ntohs(servinfo->s_port));

 /* Создает UDP-сокет. */

 sockfd = socket(AF_INEТ, SOCK_DGRAM, 0); 

 /* Формирует адрес для использования в вызовах sendto/recvfrom... */

 address.sin_family = AF_INET;

 address.sin_port = servinfo->s_port;

 address.sin_addr = *(struct in_addr*)*hostinfo->h_addr_list;

 len = sizeof(address);

 result = sendto(sockfd, buffer, 1, 0, (struct sockaddr *)&address, len);

 result = recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0,

  (struct sockaddr *)&address, &len);

 buffer [result] = '\0';

 printf("read %d bytes: %s", result, buffer);

 close(sockfd);

 exit(0);

}

Как видите, необходимы лишь незначительные изменения. Как и раньше, вы ищете сервис daytime с помощью вызова getservbyname, но задаете дейтаграммный сервис, запрашивая UDP-протокол. Дейтаграммный сокет создается с помощью вызова socket с параметром SOCK_DGRAM. Адрес назначения задается, как и раньше, но теперь вместо чтения из сокета вы должны послать дейтаграмму.

Поскольку вы не устанавливаете явное соединение с сервисами на базе UDP, у вас должен быть способ оповещения сервера о том, что вы хотите получить ответ. В данном случае вы посылаете дейтаграмму (в нашем примере вы отправляете один байт из буфера, в который вы хотите получить ответ) сервису и он посылает в ответ дату и время.

Системный вызов sendto отправляет дейтаграмму из буфера на сокет, используя адрес сокета и длину адреса. У этого вызова фактически следующий прототип:

int sendto(int sockfd, void *buffer, size_t len, int flags,

 struct sockaddr *to, socklen_t tolen);

В случае обычного применения параметр flags можно оставлять нулевым.

Системный вызов recvfrom ожидает дейтаграмму в соединении сокета с заданным адресом и помещает ее в буфер. У этого вызова следующий прототип:

int recvfrom(int sockfd, void *buffer, size_t len, int flags,

 struct sockaddr *from, socklen_t *fromlen);

И снова в случае обычного применения параметр flags можно оставлять нулевым.

Для упрощения примера мы пропустили обработку ошибок. Оба вызова, sendto и recvfrom, в случае возникновения ошибки вернут -1 и присвоят переменной errno соответствующее значение. Возможные ошибки перечислены в табл. 15.6.

Таблица 15.6