UNIX: разработка сетевых приложений

5.17. Итоговый пример TCP

Прежде чем клиент и сервер TCP смогут взаимодействовать друг с другом, каждый из них должен определить пару сокетов для соединения: локальный IP-адрес, локальный порт, удаленный IP-адрес, удаленный порт. На рис. 5.5 мы схематически изображаем эти значения черными кружками. На этом рисунке ситуация представлена с точки зрения клиента. Удаленный IP-адрес и удаленный порт должны быть заданы клиентом при вызове функции connect. Два локальных значения обычно выбираются ядром тоже при вызове функции connect. У клиента есть выбор: он может задать только одно из локальных значений или оба, вызвав функцию bind перед вызовом функции connect, однако второй подход используется редко.

Рис. 5.5. TCP-соединение клиент-сервер с точки зрения клиента

Как мы отмечали в разделе 4.10, клиент может получить два локальных значения, выбранных ядром, вызвав функцию getsockname после установления соединения.

На рис. 5.6 показаны те же четыре значения, но с точки зрения сервера.

Рис. 5.6. TCP-соединение клиент-сервер с точки зрения сервера

Локальный порт (заранее известный порт сервера) задается функцией bind. Обычно сервер также задает в этом вызове универсальный IP-адрес, хотя может и ограничиться получением соединений, предназначенных для одного определенного локального интерфейса путем связывания с IP-адресом, записанным без символов подстановки (то есть не универсального). Если сервер связывается с универсальным IP-адресом на узле с несколькими сетевыми интерфейсами, он может определить локальный IP-адрес (указываемый как адрес отправителя в исходящих пакетах) при помощи вызова функции getsockname после установления соединения (см. раздел 4.10). Два значения удаленного адреса возвращаются серверу при вызове функции accept. Как мы отмечали в разделе 4.10, если сервером, вызывающим функцию accept, выполняется с помощью функции exec другая программа, то эта программа может вызвать функцию getpeername, чтобы при необходимости определить IP-адрес и порт клиента.

5.18. Формат данных

В нашем примере сервер никогда не исследует запрос, который он получает от клиента. Сервер лишь читает все данные, включая символ перевода строки, и отправляет их обратно клиенту, отслеживая только разделитель строк. Это исключение, а не правило, так как обычно необходимо принимать во внимание формат данных, которыми обмениваются клиент и сервер.

Пример: передача текстовых строк между клиентом и сервером

Изменим наш сервер так, чтобы он, по-прежнему принимая текстовую строку от клиента, предполагал, что строка содержит два целых числа, разделенных пробелом, и возвращал сумму этих чисел. Функции main наших клиента и сервера остаются прежними, как и функция str_cli. Меняется только функция str_echo, что мы показываем в листинге 5.11.

Листинг 5.11. Функция str_echo, суммирующая два числа

 //tcpcliserv/str_echo08.c
  1 #include "unp.h"

  2 void
  3 str_echo(int sockfd)
  4 {
  5 long arg1, arg2;
  6 ssize_t n;
  7 char line[MAXLINE];

  8 for (;;) {
  9 if ((n = Readline(sockfd, line, MAXLINE)) == 0)
 10 return; /* соединение закрывается удаленным концом */

 11 if (sscanf(line, "%ld%ld", &arg1, &arg2) == 2)
 12 snprintf(line, sizeof(line), "%ld\n", arg1 + arg2);
 13 else
 14 snprintf(line, sizeof(line), "input error\n");
 15 n = strlen(line);
 16 Writen(sockfd, line, n);
 17 }
 18 }

11-14 Мы вызываем функцию sscanf, чтобы преобразовать два аргумента из текстовых строк в целые числа типа long, а затем функцию snprintf для преобразования результата в текстовую строку.

Эти клиент и сервер работают корректно вне зависимости от порядка байтов на их узлах.

Пример: передача двоичных структур между клиентом и сервером

Теперь мы изменим код клиента и сервера, чтобы передавать через сокет не текстовые строки, а двоичные значения. Мы увидим, что клиент и сервер работают некорректно, когда они запущены на узлах с различным порядком байтов или на узлах с разными размерами целого типа long(см. табл. 1.5).

Функции main наших клиента и сервера не изменяются. Мы определяем одну структуру для двух аргументов, другую структуру для результата и помещаем оба определения в наш заголовочный файл sum.h, представленный в листинге 5.12. В листинге 5.13 показана функция str_cli.

Листинг 5.12. Заголовочный файл sum.h

 //tcpcliserv/sum.h
 1 struct args {
 2 long arg1;
 3 long arg2;
 4 };

 5 struct result {
 6 long sum;
 7 };

Листинг 5.13. Функция str_cli, отправляющая два двоичных целых числа серверу

 //tcpcliserv/str_cli09.c
  1 #include "unp.h"
  2 #include "sum.h"

  3 void
  4 str_cli(FILE *fp, int sockfd)
  5 {
  6 char sendline[MAXLINE];
  7 struct args args;
  8 struct result result;

  9 while (Fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) {

 10 if (sscanf(sendline, "%ld%ld", &args.arg1, &args.arg2) != 2) {
 11 printf("invalid input, %s", sendline);
 12 continue;
 13 }
 14 Writen(sockfd, &args, sizeof(args));
 15 if (Readn(sockfd, &result, sizeof(result)) == 0)
 16 err_quit("str_cli: server terminated prematurely");

 17 printf("%ld\n", result.sum);
 18 }
 19 }

10-14 Функция sscanf преобразует два аргумента из текстовых строк в двоичные. Мы вызываем функцию writen для отправки структуры серверу.