UNIX: разработка сетевых приложений

Рис. 25.1. Два варианта построения UDP-сервера
Большинство UDP-серверов (включая наш эхо-сервер, описанный в главе 8) построены так, как показано на рисунке слева. Однако NTP-сервер использует способ, показанный справа: когда прибывает новая дейтаграмма, она читается обработчиком сигнала 
SIGIO
, который также записывает время прибытия дейтаграммы. Далее дейтаграмма помещается в другую очередь внутри процесса, из которой она будет извлечена, а затем обработана основным циклом сервера. Это усложняет код сервера, но зато обеспечивает точные отметки времени прибытия дейтаграмм.
 
ПРИМЕЧАНИЕ
 
Вспомните листинг 22.3: процесс может установить параметр сокета IP_RECVDSTADDR, чтобы получить адрес получателя пришедшей UDP-дейтаграммы. Можно возразить, что вместе с полученной дейтаграммой UDP должны быть возвращены два дополнительных фрагмента информации — интерфейс, на котором была получена дейтаграмма (этот интерфейс может отличаться от адреса получателя, если узел использует более типичную модель системы с гибкой привязкой), и время прибытия дейтаграммы.
 
Для IPv6 интерфейс, на котором была получена дейтаграмма, можно получить, если включен параметр сокета IPV6_PKTINFO (см. раздел 22.8). Аналогичный параметр сокета IP_RECVIF для IPv4 описывался в разделе 22.2.
 
В FreeBSD также предусмотрен параметр сокета SO_TIMESTAMP, возвращающий время получения дейтаграммы как вспомогательные данные в структуре timeval. В Linux существует флаг SIOCGSTAMP для функции ioctl, которая возвращает структуру timeval, содержащую время прибытия дейтаграммы.
 
  
25.3. Эхо-сервер UDP с использованием сигнала SIGIO
 
В этом разделе мы приведем пример, аналогичный правой части рис. 25.1: UDP-сервер, использующий сигнал 
SIGIO
 для получения приходящих дейтаграмм. Этот пример также иллюстрирует использование надежных сигналов стандарта POSIX.
В данном случае клиент совсем не изменен по сравнению с листингами 8.3 и 8.4, а функция сервера main не изменилась по сравнению с листингом 8.1. Единственные внесенные изменения касаются функции 
dg_echo
, которая будет приведена в следующих четырех листингах. В листинге 25.1 [1] представлены глобальные объявления.
Листинг 25.1. Глобальные объявления
//sigio/dgecho01.c
 1 #include "unp.h"
 2 static int sockfd;
 3 #define QSIZE    8 /* размер входной очереди */
 4 #define MAXDG 4096 /* максимальный размер дейтаграммы */
 5 typedef struct {
 6  void *dg_data;          /* указатель на текущую дейтаграмму */
 7  size_t dg_len;          /* длина дейтаграммы */
 8  struct sockaddr *dg_sa; /* указатель на sockaddr{} с адресом клиента */
 9  socklen_t dg_salen;     /* длина sockaddr{} */
10 } DG;
11 static DG dg[QSIZE]; /* очередь дейтаграмм для обработки */
12 static long cntread[QSIZE +1]; /* диагностический счетчик */
13 static int iget; /* следующий элемент для обработки в основном цикле */
  
14 static int iput; /* следующий элемент для считывания обработчиком
                       сигналов */
15 static int nqueue; /* количество дейтаграмм в очереди на обработку
                         в основном цикле */
16 static socklen_t clilen; /* максимальная длина sockaddr{} */
17 static void sig_io(int);
18 static void sig_hup(int);
Очередь принимаемых дейтаграмм
3-12
 Обработчик сигнала 
SIGIO
 помещает приходящие дейтаграммы в очередь. Эта очередь является массивом структур 
DG
, который интерпретируется как кольцевой буфер. Каждая структура содержит указатель на принятую дейтаграмму, ее длину и указатель на структуру адреса сокета, содержащую адрес протокола клиента и размер адреса протокола. В памяти размещается столько этих структур, сколько указано в 
QSIZE
 (в данном случае 8), и в листинге 25.2 будет видно, что функция 
dg_echo
 для размещения в памяти всех структур дейтаграмм и адресов сокетов вызывает функцию 
malloc
. Также происходит выделение памяти под диагностический счетчик 
cntread
, который будет рассмотрен чуть ниже. На рис. 25.2 приведен массив структур, при этом предполагается, что первый элемент указывает на 150-байтовую дейтаграмму, а длина связанного с ней адреса сокета равна 16.
Рис. 25.2. Структуры данных, используемые для хранения прибывающих дейтаграмм и структур адресов их сокетов
Индексы массивов
13-15
 Переменная 
iget
 является индексом следующего элемента массива для обработки в основном цикле, а переменная 
iput
 — это индекс следующего элемента массива, в котором сохраняется результат действия обработчика сигнала. Переменная 
nqueue
 обозначает полное количество дейтаграмм, предназначенных для обработки в основном цикле.
В листинге 25.2 показан основной цикл сервера — функция 
dg_echo
.
Листинг 25.2. Функция dg_echo: основной обрабатывающий цикл сервера
//sigio/dgecho01.c
19 void
20 dg_echo(int sockfd_arg, SA *pcliaddr, socklen_t clilen_arg)
21 {
22  int i;
23  const int on = 1;
24  sigset_t zeromask, newmask, oldmask;
25  sockfd = sockfd_arg;
26  clilen = clilen_arg;
27  for (i = 0; i < QSIZE; i++) { /* инициализация очереди */
28   dg[i].dg_data = Malloc(MAXDG);
29   dg[i].dg_sa = Malloc(clilen);
30   dg[i].dg_salen = clilen;
31  }
32  iget = iput = nqueue = 0;