Книга: Основы программирования в Linux

Дейтаграммы

Дейтаграммы

В этой главе мы сосредоточились на программировании приложений, поддерживающих связь со своими клиентами с помощью TCP-соединений на базе сокетов. Существуют ситуации, в которых затраты на установку и поддержку соединения с помощью сокетов излишни.

Хорошим примером может служить сервис daytime, использованный ранее в программе getdate.c. Вы создаете сокет, выполняете соединение, читаете единственный ответ и разрываете соединение. Столько операций для простого получения даты!

Сервис daytime так же доступен с помощью UDP-соединений, применяющих дейтаграммы. Для того чтобы воспользоваться им, просто пошлите сервису одну дейтаграмму и получите в ответ единственную дейтаграмму, содержащую дату и время. Все просто.

Сервисы, предоставляемые по UDP-протоколу, применяются в тех случаях, когда клиенту нужно создать короткий запрос к серверу, и он ожидает единственный короткий ответ. Если стоимость времени процессора достаточно низкая, сервер способен обеспечить такой сервис, обрабатывая запросы клиентов по одному и разрешая операционной системе хранить очередь входящих запросов. Такой подход упрощает программирование сервера.

Поскольку UDP — не дающий гарантий сервис, вы можете столкнуться с потерей вашей дейтаграммы или ответа сервера. Если данные важны для вас, возможно, придется тщательно программировать ваших UDP-клиентов, проверяя ошибки и при необходимости повторяя попытки. На практике в локальных сетях UDP-дейтаграммы очень надежны.

Для доступа к сервису, обеспечиваемому UDP-протоколом, вам следует применять системные вызовы socket и close, но вместо использования вызовов read и write для сокета вы применяете два системных вызова, характерных для дейтаграмм: sendto и recvfrom.

Далее приведена модифицированная версия программы getdate.c, которая получает дату с помощью сервиса UDP-дейтаграмм. Изменения по сравнению с предыдущей версией выделены цветом.

/* Начните с обычных include и объявлений. */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netdb.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
 char *host;
 int sockfd;
 int len, result;
 struct sockaddr_in address;
 struct hostent *hostinfo;
 struct servent *servinfo;
 char buffer[128];
 if (argc == 1) host = "localhost";
 else host = argv[1];
 /* Ищет адрес хоста и сообщает об ошибке, если не находит. */
 hostinfo = gethostbyname(host);
 if (!hostinfo) {
  fprintf(stderr, "no host: %sn", host);
  exit(1);
 }
 /* Проверяет наличие на компьютере сервиса daytime. */
 servinfo = getservbyname("daytime", "udp");
 if (!servinfo) {
  fprintf(stderr, "no daytime servicen");
  exit(1);
 }
 printf("daytime port is %dn", ntohs(servinfo->s_port));
 /* Создает UDP-сокет. */
 sockfd = socket(AF_INEТ, SOCK_DGRAM, 0); 
 /* Формирует адрес для использования в вызовах sendto/recvfrom... */
 address.sin_family = AF_INET;
 address.sin_port = servinfo->s_port;
 address.sin_addr = *(struct in_addr*)*hostinfo->h_addr_list;
 len = sizeof(address);
 result = sendto(sockfd, buffer, 1, 0, (struct sockaddr *)&address, len);
 result = recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0,
  (struct sockaddr *)&address, &len);
 buffer [result] = '';
 printf("read %d bytes: %s", result, buffer);
 close(sockfd);
 exit(0);
}

Как видите, необходимы лишь незначительные изменения. Как и раньше, вы ищете сервис daytime с помощью вызова getservbyname, но задаете дейтаграммный сервис, запрашивая UDP-протокол. Дейтаграммный сокет создается с помощью вызова socket с параметром SOCK_DGRAM. Адрес назначения задается, как и раньше, но теперь вместо чтения из сокета вы должны послать дейтаграмму.

Поскольку вы не устанавливаете явное соединение с сервисами на базе UDP, у вас должен быть способ оповещения сервера о том, что вы хотите получить ответ. В данном случае вы посылаете дейтаграмму (в нашем примере вы отправляете один байт из буфера, в который вы хотите получить ответ) сервису и он посылает в ответ дату и время.

Системный вызов sendto отправляет дейтаграмму из буфера на сокет, используя адрес сокета и длину адреса. У этого вызова фактически следующий прототип:

int sendto(int sockfd, void *buffer, size_t len, int flags,

 struct sockaddr *to, socklen_t tolen);

В случае обычного применения параметр flags можно оставлять нулевым.

Системный вызов recvfrom ожидает дейтаграмму в соединении сокета с заданным адресом и помещает ее в буфер. У этого вызова следующий прототип:

int recvfrom(int sockfd, void *buffer, size_t len, int flags,

 struct sockaddr *from, socklen_t *fromlen);

И снова в случае обычного применения параметр flags можно оставлять нулевым.

Для упрощения примера мы пропустили обработку ошибок. Оба вызова, sendto и recvfrom, в случае возникновения ошибки вернут -1 и присвоят переменной errno соответствующее значение. Возможные ошибки перечислены в табл. 15.6.

Таблица 15.6

Если сокет не был определен как неблокирующийся с помощью вызова fcntl (как вы видели ранее для TCP-соединений), вызов recvfrom будет заблокирован на неопределенное время. Но сокет можно использовать с помощью вызова select и времени ожидания, позволяющих определить, поступили ли данные, так же, как в случае серверов с устанавливаемыми соединениями. В противном случае можно применить сигнал тревоги для прерывания операции получения данных (см. главу 11).

Оглавление книги