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.
1
Все исходные коды программ, опубликованные в этой книге, вы можете найти по адресу http://www.piter.com.
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;
33 Signal(SIGHUP, sig_hup);
34 Signal(SIGIO, sig_io);
35 Fcntl(sockfd, F_SETOWN, getpid);
36 Ioctl(sockfd, FIOASYNC, &on);
37 Ioctl(sockfd. FIONBIO, &on);
38 Sigemptyset(&zeromask); /* инициализация трех наборов сигналов */