UNIX: разработка сетевых приложений

Несмотря на множество полезных свойств, предоставляемых протоколом TCP и отсутствующих в UDP, существуют ситуации, когда следует отдать предпочтение UDP. UDP должениспользоваться для широковещательной или многоадресной передачи. UDP можетиспользоваться в простых сценариях «запрос-ответ», но тогда приложение должно само обеспечить некоторую функциональность, повышающую надежность протокола UDP. UDP не следуетиспользовать для передачи большого количества данных.

В разделе 22.5 мы добавили нашему клиенту UDP определенные функциональные возможности, повышающие его надежность за счет обнаружения факта потери пакетов, для чего используются тайм-аут и повторная передача. Мы изменяли тайм-аут повторной передачи динамически, снабжая каждый пакет отметкой времени и отслеживая два параметра: период обращения RTT и его среднее отклонение. Мы также добавили порядковые номера, чтобы проверять, что данный ответ — это ожидаемый нами ответ на определенный запрос. Наш клиент продолжал использовать простой протокол остановки и ожидания (stop-and-wait), а приложения такого типа допускают применение UDP.

Упражнения

1. Почему в листинге 22.16 функция printf вызывается дважды?

2. Может ли когда-нибудь функция dg_send_recv(см. листинги 22.6 и 22.7) возвратить нуль?

3. Перепишите функцию dg_send_recv с использованием функции select и ее таймера вместо alarm, SIGALRM, sigsetjmp и siglongjmp.

4. Как может сервер IPv4 гарантировать, что адрес отправителя в его ответе совпадает с адресом получателя клиентского запроса? (Аналогичную функциональность предоставляет параметр сокета IPV6_PKTINFO.)

5. Функция main в разделе 22.6 является зависящей от протокола (IPv4). Перепишите ее, чтобы она стала не зависящей от протокола. Потребуйте, чтобы пользователь задал один или два аргумента командной строки, первый из которых — необязательный IP-адрес (например, 0.0.0.0 или 0::0), а второй — обязательный номер порта. Затем вызовите функцию udp_client, чтобы получить семейство адресов, номер порта и длину структуры адреса сокета.

Что произойдет, если вы вызовете функцию udp_client, как было предложено, не задавая аргумент hostname, поскольку функция udp_client не задает значение AI_PASSIVE функции getaddrinfo?

6. Соедините клиент, показанный в листинге 22.4, с эхо-сервером через Интернет, изменив функции rtt_ так, чтобы выводилось каждое значение RTT. Также измените функцию dg_send_recv, чтобы она выводила каждый полученный порядковый номер. Изобразите на графике полученные в результате значения RTT вместе с оценочными значениями RTT и среднего отклонения.

Глава 23 Дополнительные сведения о сокетах SCTP

23.1. Введение

В этой главе мы займемся углубленным рассмотрением SCTP, изучим особенности этого протокола и параметры сокетов, при помощи которых он управляется. Мы обсудим некоторые специальные вопросы, в частности, управление обнаружением отказов, доставку неупорядоченных данных, а также уведомления. Мы будем щедро иллюстрировать наши утверждения примерами программ, которые помогут читателю получить представление об использовании расширенных функций SCTP.

SCTP — протокол, ориентированный на передачу сообщений. Он способен доставлять сообщения конечному пользователю как целиком, так и по частям. Доставка по частям включается только в том случае, если приложение отправляет собеседнику большие сообщения (то есть такие, размер которых превышает половину размера буфера). Части разных сообщений никогда не смешиваются друг с другом. Приложение получает сообщение либо одним вызовом функции чтения, либо несколькими последовательными вызовами. Метод работы с механизмом частичной доставки мы продемонстрируем на примере вспомогательной функции.

Серверы SCTP могут быть как последовательными, так и параллельными в зависимости от того, какой тип интерфейса выберет разработчик приложения. SCTP предоставляет средства извлечения ассоциации из сокета типа «один-ко-многим» в отдельный сокет типа «один-к-одному». Благодаря этому появляется возможность создания последовательно-параллельных серверов.

23.2. Сервер типа «один-ко-многим» с автоматическим закрытием

Вспомните программу-сервер, которую мы написали в главе 10. Эта программа не отслеживала ассоциации. Сервер рассчитывал, что клиент самостоятельно закроет ассоциацию, удалив тем самым данные о ее состоянии. Однако такой подход делает сервер уязвимым: что если клиент откроет ассоциацию, но никаких данных не пришлет? Для такого клиента будут выделены ресурсы, которые он не использует. Неудачное стечение обстоятельств может привести к DoS-атаке на нашу реализацию SCTP со стороны неактивных клиентов. Для предотвращения подобных ситуаций в SCTP была добавлена функция автоматического закрытия ассоциаций (autoclose).

Автоматическое закрытие позволяет конечной точке SCTP задавать максимальную длительность бездействия ассоциации. Ассоциация считается бездействующей, если по ней не передаются никакие данные (ни в одном направлении). Если длительность бездействия превышает установленное ограничение, ассоциация автоматически закрывается реализацией SCTP.

Особое внимание следует уделить выбору ограничения на время бездействия. Значение не должно быть слишком маленьким, иначе сервер может в какой-то момент обнаружить, что ему требуется передать данные по уже закрытой ассоциации. На повторное открытие ассоциации будут затрачены ресурсы, да и вообще маловероятно, что клиент будет готов принять входящую ассоциацию. В листинге 23.1 [1] приведена новая версия кода нашего сервера, в которую добавлены вызовы, защищающие этот сервер от неактивных клиентов. Как отмечалось в разделе 7.10, функция автоматического закрытия по умолчанию отключена и должна быть включена явным образом при помощи параметра сокета SCTP_AUTOCLOSE.

1

Все исходные коды программ, опубликованные в этой книге, вы можете найти по адресу http://www.piter.com.

Листинг 23.1. Включение автоматического закрытия сокета на сервере

 //sctp/sctpserv04.c
 14 if (argc == 2)
 15 stream_increment = atoi(argv[1]);
 16 sock_fd = Socket(AF_INET, SOCK_SEQPACKET, IPPROTO_SCTP);
 17 close_time = 120;
 18 Setsockopt(sock_fd, IPPROTO_SCTP, SCTP_AUTOCLOSE,
 19 &close_time, sizeof(close_time));

 20 bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
 21 servaddr.sin_family = AF_INET;
 22 servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
 23 servaddr.sin_report = htons(SERV_PORT);

Установка автоматического закрытия

17-19 Сервер устанавливает ограничение на простой ассоциаций равным 120 с и помещает это значение в переменную close_time. Затем сервер вызывает функцию setsockopt с параметром SCTP_AUTOCLOSE, устанавливающим выбранное ограничение. В остальном код сервера остается прежним.

Теперь SCTP будет автоматически закрывать ассоциации, простаивающие более двух минут. Автоматическое закрытие ассоциаций уменьшает расходы ресурсов сервера на неактивных клиентов.

23.3. Частичная доставка

Механизм частичной доставки (partial delivery) используется стеком SCTP каждый раз, когда требуется доставить приложению большое сообщение. Сообщение считается «большим», если SCTP решает, что у него недостаточно ресурсов на его обработку. Частичная доставка накладывает на работу SCTP определенные ограничения: