Заметим, что в нашем сервере есть один очень неудобный момент. Предположим, получено сообщение, и программа высветила следующую надпись: "Сообщение с адреса 192.168.200.211:2231. Привет!". Порт, который указан в этом сообщении — это порт того сокета, который используется на удаленной стороне для отправки сообщений. Для их получения там предназначен другой сокет и другой порт, поэтому цифра 2231 не несет никакой информации о том, на какой порт нужно отправлять ответ. В нашем примитивном чате соответствие между номерами портов для отправки и для получения сообщений пользователю приходится держать в голове. По сути дела, более-менее нормальная работа такого чата возможна только тогда, когда все пользователи используют один и тот же порт для сокета,
принимающего сообщения (или когда компьютеры стоят рядом, и пользователи могут сообщить друг другу номера своих портов).
Не будем слишком строги к нашему первому примеру — его ценность в том, что он учит основам использования сокетов и протокола UDP. Проблему можно было бы решить, передавая в дейтаграмме не только сообщения, но и номер порта для ответа и реализовав в программе таблицу соответствия портов для отправки и приема сообщений известных адресатов. Однако это уже не относится к работе с сокетами, и потому мы не стали загромождать этим пример. Чуть позже мы научимся делать так, что функция
recvfrom
не будет блокировать нить, и тогда переделаем чат так, чтобы отправка и прием данных осуществлялись через один и тот же сокет.
Здесь возникает вопрос: нельзя ли с помощью
sendto
передавать данные через тот же сокет, который в другой нити используется в функции
recvfrom
? Документация по этому поводу упорно молчит. Если в нашем чате оставить только один сокет и задействовать его в обеих нитях, то всё вроде как работает. Однако это тот случай, когда эксперимент не может служить доказательством, потому что у ошибок, связанных с неправильной синхронизацией нитей, есть очень неприятная особенность: программа может миллион раз отработать правильно, а на миллион первый дать сбой. Поэтому сколько бы раз такой эксперимент ни завершился удачно, полной гарантии он все же не даёт, так что приходится действовать осторожно и не использовать один сокет в разных нитях.
В заключение отметим, что наш чат допускает одновременное общение любого количества человек с любого числа адресов, но сообщения всегда передаются от одного человека к другому. Широковещательных и групповых сообщений у нас нет. Отметим также, что отправлять сообщения можно и не запуская "сервер".
Примечание
Для того чтобы протестировать работу чата, не обязательно иметь два компьютера, соединенных в сеть. Два или более экземпляра чата можно запустить и на одном компьютере, главное, чтобы у них у всех были разные порты для принимающего сокета. В качестве IP-адреса для отправки сообщений можно задавать адрес локального компьютера вида 127.0.0.N. Это же верно и для всех остальных примеров работы с сокетами.
2.1.11. Передача данных при использовании TCP
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
sendto
может 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
connect
завершается успешно только тогда, когда соединение установлено, и серверная сторона выполнила все необходимые для этого действия. При вызове
connect
в TCP предварительный явный вызов функции
bind
также 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
recv
копирует пришедшие данные из входного буфера сокета в буфер, заданный параметром
Buf
, но не более
len
байтов. 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
recv
возвращает 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
recv
возвращает 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
bind
должна 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