Марк Митчелл - Программирование для Linux. Профессиональный подход

• Название: Программирование для Linux. Профессиональный подход
• Автор: Марк Митчелл
• Издательство: Вильямс
• Жанр: Программирование
• Год: 2002
• ISBN: 5-8459-0243-6

Данная книга в основном посвящена программированию в среде GNU/Linux. Авторы применяют обучающий подход, последовательно излагая самые важные концепции и методики использования расширенных возможностей системы GNU/Linux в прикладных программах. Читатели научатся писать программы, к интерфейсу которых привыкли пользователи Linux; освоят такие технологии, как многозадачность, многопотоковое программирование, межзадачное взаимодействие и взаимодействие с аппаратными устройствами; смогут улучшить свои программы, сделав их быстрее, надежнее и безопаснее; поймут особенности системы GNU/Linux, ее ограничения, дополнительные возможности и специфические соглашения.

Книга предназначена для программистов, уже знакомых с языком С и имеющих базовый опыт работы в GNU/Linux.

---

3) перевод сокета в режим ожидания запросов (функция listen());

4) прием поступающих запросов (функция accept());

5) закрытие сокета (функция close()).

Данные не записываются и не читаются напрямую через серверный сокет. Вместо этого всякий раз, когда сервер принимает запрос на соединение, ОС Linux создает отдельный сокет, используемый для передачи данных через это соединение.

Серверному сокету необходимо с помощью функции bind() назначить адрес, чтобы клиент смог его найти. Первым аргументом функции является дескриптор сокета. Второй аргумент — это указатель на адресную структуру, формат которой будет зависеть от выбранного семейства адресов. Третий аргумент — это длина адресной структуры в байтах. После получения адреса сокет, ориентированный на соединения, должен вызвать функцию listen(), тем самым обозначив себя как сервер. Первым аргументом этой функции также является дескриптор сокета. Второй аргумент определяет, сколько запросов может находиться в очереди ожидания. Если очередь заполнена, все последующие запросы отвергаются. Этот аргумент задает не предельное число запросов, которое способен обработать сервер. а максимальное количество клиентов, которые могут находиться в режиме ожидания.

Сервер принимает от клиента запрос на подключение, вызывая функцию accept(). Первый ее аргумент — это дескриптор сокета. Второй аргумент указывает на адресную структуру, заполняемую адресом клиентского сокета. Третий аргумент содержит длину (в байтах) адресной структуры. Функция accept() создает новый сокет для обслуживания клиентского соединения и возвращает его дескриптор. Исходный серверный сокет продолжает принимать запросы от клиентов. Чтобы прочитать данные из сокета, не удалив их из входящей очереди, воспользуйтесь функцией recv(). Она принимает те же аргументы, что и функция read(), плюс дополнительный аргумент FLAGS. Флаг MSG_PEEK задает режим "неразрушающего" чтения, при котором прочитанные данные остаются в очереди.

5.5.4. Локальные сокеты

Сокеты, соединяющие процессы в пределах одного компьютера, работают в локальном пространстве имен (PF_LOCAL или PF_UNIX, это синонимы). Такие сокеты называются локальными или UNIX-сокетами. Их адресами являются имена файлов, указываемые только при создании соединения.

Имя сокета задается в структуре типа sockaddr_un. В поле sun_family необходимо записать константу AF_LOCAL, указывающую на то, что адрес находится в локальном пространстве имен. Поле sun_path содержит путевое имя файла и не может превышать 108 байтов. Длина структуры sockaddr_un вычисляется с помощью макроса SUN_LEN(). Допускается любое имя файла, но процесс должен иметь право записи в каталог, где находится файл. При подключении к сокету процесс должен иметь право чтения файла. Несмотря на то что файловая система может экспортироваться через NFS на разные компьютеры, только процессам, работающим в пределах одного компьютера, разрешается взаимодействовать друг с другом посредством локальных сокетов.

При работе в локальном пространстве имен допускается только протокол с номером 0.

Локальный сокет является частью файловой системы, поэтому он отображается командой ls (обратите внимание на букву s в строке режима):

% ls -l /tmp/socket

srwxrwx--x 1 user group 0 Nov 13 19:16 /tmp/socket

Если локальный сокет больше не нужен, его файл можно удалить с помощью функции unlink().

5.5.5. Примеры программ, работающих с локальными сокетами

Работу с локальными сокетами мы проиллюстрируем двумя программами. Первая (листинг 5.10) — это сервер. Он создает локальный сокет и переходит в режим ожидания запросов на подключение. Приняв запрос, сервер читает сообщения из сокета и отображает на на экране, пока соединение не будет закрыто. Если поступает сообщение "quit", сервер удаляет сокет и завершает свою работу. Программа socket-server ожидает путевое имя сокета в командной строке.

Листинг 5.10. (socket-server.c) Сервер локального сокета

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <sys/socket.h>

#include <sys/un.h>

#include <unistd.h>

/* Чтение сообщений из сокета и вывод их на экран. Функция

   продолжает работу до тех пор, пока сокет не будет закрыт.

   Функция возвращает 0, если клиент послал сообщение "quit",

   в противном случае возвращается ненулевое значение. */

int server(int client_socket) {

 while (1) {

  int length;

  char* text;

  /* Сначала читаем строку, в которой записана длина сообщения.

     Если возвращается 0, клиент закрыл соединение. */

  if (read(client_socket, &length, sizeof(length)) == 0)

   return 0;

  /* Выделение буфера для хранения текста. */

  text = (char*)malloc(length);

  /* Чтение самого сообщения и вывод его на экран. */

  read(client_socket, text, length);

  printf("%s\n", text);

  /* Очистка буфера. */

  free(text);

  /* Если клиент послал сообщение "quit.", работа сервера

     завершается. */

  if (!strcmp(text, "quit"))

   return 1;

 }

}

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

 const char* const socket_name = argv[1];

 int socket_fd;

 struct sockaddr_un name;

 int client_sent_quit_message;

 /* Создание локального сокета. */

 socket_fd = socket(PF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0);

 /* Переход в режим сервера. */

 name.sun_family = AF_LOCAL;

 strcpy(name.sun_path, socket_name);

 bind(socket_fd, SUN_LEN(&name));

 /* Ожидание запросов. */

 listen(socket_fd, 5);

 /* Непрерывный прием запросов на подключение. Для каждого

    клиента вызывается функция server(). Цикл продолжается,

    пока не будет получено сообщение "quit". */

 do {

  struct sockaddr_un client_name;

  socklen_t client_name_len;

  int client_socket_fd;

  /* Прием запроса. */

  client_socket_fd =

   accept(socket_fd, &client_name, &client_name_len);

  /* Обработка запроса. */

  client_sent_quit_message = server(client_socket_fd);

  /* Закрытие серверной стороны соединения. */

  close(client_socket_fd);

 } while(!client_sent_quit_message);

 /* Удаление файла локального сокета. */

 close(socket_fd);

 unlink(socket_name);

 return 0;

}

Клиентская программа, показанная в листинге 5.11, подключается к локальному сокету и посылает сообщение. Путевое имя сокета и текст сообщения задаются в командной строке.

Листинг 5.11. (socket-client.c) Клиент локального сокета

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <sys/socket.h>

#include <sys/un.h>

#include <unistd.h>

/* Запись строки TEXT в сокет, заданный

   дескриптором SOCKET_FD. */

void write_text(int socket_fd, const char* text) {

 /* Сначала указывается число байтов в строке, включая

    завершающий символ NULL. */

 int length = strlen(text) + 1;

 write(socket_fd, &length, sizeof(length));

 /* Запись строки. */

 write(socket_fd, text, length);

}

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

 const char* const socket_name = argv[1];

 const char* const message = argv[2];

 int socket_fd;

 struct sockaddr_un name;

 /* Создание сокета. */

 socket_fd = socket(PF_LOCAL, SOCK_STREAM. 0);

 /* Сохранение имени сервера в адресной структуре. */

 name.sun_family = AF_LOCAL;

 strcpy(name.sun_path, socket_name);

 /* Подключение к серверному сокету. */

 connect(socket_fd, &name, SUN_LEN(&name));

 /* передача сообщения, заданного в командной строке. */

 write_text(socket_fd, message);

 close(socket_fd);

 return 0;

}

Прежде чем отравить текст сообщения, клиент записывает в сокет число (хранится в переменной length), определяющее длину сообщения в байтах. На противоположной стороне сервер выясняет длину сообщения и выделяет для него буфер соответствующего размера, после чего читает само сообщение.

Чтобы проверить этот пример, запустите в одном терминальном окне серверную программу, указав путь к сокету, например:

% ./socket-server /tmp/socket

В другом окне запустите несколько раз клиентскую программу, задав тот же путь к сокету плюс требуемое сообщение: