UNIX: разработка сетевых приложений

15. Будем считать, что и клиент, и сервер устанавливают параметр сокета 
SO_KEEPALIVE
. Между собеседниками поддерживается соединение, но через это соединение не происходит обмена данными между приложениями. Когда проходят условленные 2 ч и требуется проверить наличие связи, сколькими сегментами TCP обмениваются собеседники?
16. Почти все реализации определяют константу 
SO_ACCEPTCONN
 в заголовочном файле 
<sys/socket.h>
, но мы не описывали этот параметр. Прочтите [69], чтобы понять, зачем этот параметр существует.
  
Глава 8
 
Основные сведения о сокетах UDP
   
8.1. Введение
 
Приложения, использующие TCP и UDP, фундаментально отличаются друг от друга, потому что UDP является ненадежным протоколом дейтаграмм, не ориентированным на установление соединения, и этим принципиально непохож на ориентированный на установление соединения и надежную передачу потока байтов TCP. Тем не менее есть случаи, когда имеет смысл использовать UDP вместо TCP. Подобные случаи мы рассматриваем в разделе 22.4. Некоторые популярные приложения построены с использованием UDP, например DNS (Domain Name System — система доменных имен), NFS (сетевая файловая система — Network File System) и SNMP (Simple Network Management Protocol — простой протокол управления сетью).
На рис. 8.1 показаны вызовы функций для типичной схемы клиент-сервер UDP. Клиент не устанавливает соединения с сервером. Вместо этого клиент лишь отправляет серверу дейтаграмму, используя функцию 
sendto
 (она описывается в следующем разделе), которой нужно задать адрес получателя (сервера) в качестве аргумента. Аналогично, сервер не устанавливает соединения с клиентом. Вместо этого сервер лишь вызывает функцию 
recvfrom
, которая ждет, когда придут данные от какого-либо клиента. Функция 
recvfrom
 возвращает адрес клиента (для данного протокола) вместе с дейтаграммой, и таким образом сервер может отправить ответ именно тому клиенту, который прислал дейтаграмму.
Рис. 8.1. Функции сокета для модели клиент-сервер UDP
Рисунок 8.1 иллюстрирует временную диаграмму типичного сценария обмена UDP-дейтаграммами между клиентом и сервером. Мы можем сравнить этот пример с типичным обменом по протоколу TCP, изображенным на рис. 4.1.
В этой главе мы опишем новые функции, применяемые с сокетами UDP, — 
recvfrom
 и 
sendto
, и переделаем нашу модель клиент-сервер для применения UDP. Кроме того, мы рассмотрим использование функции connect с сокетом UDP и концепцию асинхронных ошибок.
  
8.2. Функции recvfrom и sendto
 
Эти две функции аналогичны стандартным функциям 
read
 и 
write
, но требуют трех дополнительных аргументов.
#include <sys/socket.h>
ssize_t recvfrom(int <i>sockfd</i>, void *<i>buff</i>, size_t <i>nbytes</i>, int <i>flags</i>,
 struct sockaddr *<i>from</i>, socklen_t *<i>addrlen</i>);
ssize_t sendto(int <i>sockfd</i>, const void *<i>buff</i>, size_t <i>nbytes</i>, int <i>flags</i>,
 const struct sockaddr *<i>to</i>, socklen_t <i>addrlen</i>);
  
<i>Обе функции возвращают количество записанных или прочитанных байтов в случае успешного выполнения, -1 в случае ошибки</i>
Первые три аргумента, 
sockfd
, 
buff
 и 
nbytes
, идентичны первым трем аргументам функций 
read
 и 
write
: дескриптор, указатель на буфер, из которого производится чтение или в который происходит запись, и число байтов для чтения или записи.
Мы расскажем об аргументе 
flags
 в главе 14, где мы рассматриваем функции 
recv
, 
send
, 
recvmsg
 и 
sendmsg
, поскольку сейчас в нашем простом примере они не нужны. Пока мы всегда будем устанавливать аргумент 
flags
 в нуль.
Аргумент to для функции 
sendto
 — это структура адреса сокета, содержащая адрес протокола (например, IP-адрес и номер порта) адресата. Размер этой структуры адреса сокета задается аргументом 
addrlen
. Функция 
recvform
 заполняет структуру адреса сокета, на которую указывает аргумент from, записывая в нее протокольный адрес отправителя дейтаграммы. Число байтов, хранящихся в структуре адреса сокета, также возвращается вызывающему процессу в целом числе, на которое указывает аргумент 
addrlen
. Обратите внимание, что последний аргумент функции 
sendto
 является целочисленным значением, в то время как последний аргумент функции 
recvfrom
 — это указатель на целое значение (аргумент типа «значение-результат»).
Последние два аргумента функции recvfrom аналогичны двум последним аргументам функции 
accept
: содержимое структуры адреса сокета по завершении сообщает нам, кто отправил дейтаграмму (в случае UDP) или кто инициировал соединение (в случае TCP). Последние два аргумента функции 
sendto
 аналогичны двум последним аргументам функции 
connect
: мы заполняем структуру адреса сокета протокольным адресом получателя дейтаграммы (в случае UDP) или адресом узла, с которым будет устанавливаться соединение (в случае TCP).
Обе функции возвращают в качестве значения функции длину данных, которые были прочитаны или записаны. При типичном использовании функции 
recvfrom
 с протоколом дейтаграмм возвращаемое значение — это объем пользовательских данных в полученной дейтаграмме.
Дейтаграмма может иметь нулевую длину. В случае UDP при этом возвращается дейтаграмма IP, содержащая заголовок IP (обычно 20 байт для IPv4 или 40 байт для IPv6), 8-байтовый заголовок UDP и никаких данных. Это также означает, что возвращаемое из функции 
recvfrom
 нулевое значение вполне приемлемо для протокола дейтаграмм: оно не является признаком того, что собеседник закрыл соединение, как это происходит при возвращении нулевого значения из функции 
read
 на сокете TCP. Поскольку протокол UDP не ориентирован на установление соединения, то в нем и не существует такого события, как закрытие соединения.
Если аргумент from функции 
recvfrom
 является пустым указателем, то соответствующий аргумент длины (
addrlen
) также должен быть пустым указателем, и это означает, что нас не интересует адрес отправителя данных.