Книга: UNIX: разработка сетевых приложений

Демон icmpd

Демон icmpd

Начинаем описание нашего демона icmpd с заголовочного файла icmpd.h, приведенного в листинге 28.23.

Листинг 28.23. Заголовочный файл icmpd.h для демона icmpd

//icmpd/icmpd.h
 1 #include "unpicmpd.h"
 2 struct client {
 3  int connfd; /* потоковый доменный сокет Unix к клиенту */
 4  int family; /* AF_INET или AF_INET6 */
 5  int lport;  /* локальный порт, связанный с UDP-сокетом клиента */
 6              /* сетевой порядок байтов */
 7 } client[FD_SETSIZE];
 8 /* глобальные переменные */
 9 int fd4, fd6, listenfd, maxi, maxfd, nready;
10 fd_set rset, allset;
11 struct sockaddr_un cliaddr;
12 /* прототипы функций */
13 int readable_conn(int);
14 int readable_listen(void);
15 int readable_v4(void);
16 int readable_v6(void);

2-17 Поскольку демон может обрабатывать любое количество клиентов, для сохранения информации о каждом клиенте используется массив структур client. Они аналогичны структурам данных, которые использовались в разделе 6.8. Кроме дескриптора для доменного сокета Unix, через который осуществляется связь с клиентом, сохраняется также семейство адресов клиентского UDP-сокета AF_INET или AF_INET6 и номер порта, связанного с сокетом. Далее объявляются прототипы функций и глобальные переменные, совместно используемые этими функциями.

В листинге 28.24 приведена первая часть функции main.

Листинг 28.24. Первая часть функции main: создание сокетов

//icmpd/icmpd.c
 1 #include "icmpd.h"
 2 int
 3 main(int argc, char **argv)
 4 {
 5  int i, sockfd;
 6  struct sockaddr_un sun;
 7  if (argc != 1)
 8   err_quit("usage: icmpd");
 9  maxi = -1; /* индекс массива client[] */
10  for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
11   client[i].connfd = -1; /* -1 означает свободный элемент */
12  FD_ZERO(&allset);
13  fd4 = Socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
14  FD_SET(fd4, &allset);
15  maxfd = fd4;
16 #ifdef IPV6
17  fd6 = Socket(AF_INET6, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMPV6);
18  FD_SET(fd6, &allset);
19  maxfd = max(maxfd, fd6);
20 #endif
21  listenfd = Socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
22  sun.sun_family = AF_LOCAL;
23  strcpy(sun.sun_path, ICMPD_PATH);
24  unlink(ICMPD_PATH);
25  Bind(listenfd, (SA*)&sun, sizeof(sun));
26  Listen(listenfd, LISTENQ);
27  FD_SET(listenfd, &allset);
28  maxfd = max(maxfd, listenfd);

9-10 Инициализируется массив client путем присваивания значения -1 элементу присоединенного сокета.

12-28 Создаются три сокета: символьный сокет ICMPv4, символьный сокет ICMPv6 и потоковый доменный сокет Unix. Мы связываем при помощи функции bind свое заранее известное полное имя с сокетом и вызываем функцию listen. Это сокет, к которому клиенты присоединяются с помощью функции connect. Для функции select также вычисляется максимальный дескриптор, а для вызовов функции accept в памяти размещается структура адреса сокета.

В листинге 28.25 приведена вторая часть функции main. Она содержит бесконечный цикл, вызывающий функцию select в ожидании, когда будет готов к чтению какой-либо из дескрипторов демона.

Листинг 28.25. Вторая часть функции main: обработка готового к чтению дескриптора

//icmpd/icmpd.c
29  for (;;) {
30   rset = allset;
31   nready = Select(maxfd+1, &rset, NULL, NULL, NULL);
32   if (FD_ISSET(listenfd, &rset))
33    if (readable_listen() <= 0)
34     continue;
35   if (FD_ISSET(fd4, &rset))
36    if (readable_v4() <= 0)
37     continue;
38 #ifdef IPV6
39   if (FD_ISSET(fd6, &rset))
40    if (readable_v6() <= 0)
41     continue;
42 #endif
43   for (i = 0; i <= maxi; i++) { /* проверка всех клиентов */
44    if ( (sockfd = client[i].connfd) < 0)
45     continue;
46    if (FD_ISSET(sockfd, &rset))
47     if (readable_conn(i) <= 0)
48      break; /* готовых дескрипторов больше нет */
49   }
50  }
51  exit(0);
52 }

32-34 Прослушиваемый доменный сокет Unix проверяется в первую очередь, и если он готов, запускается функция readable_listen. Переменная nready — количество дескрипторов, которое функция select возвращает как готовые к чтению — является глобальной. Каждая из наших функций readablе_XXX уменьшает ее значение на 1, и новое значение этой переменной является возвращаемым значением функции. Когда ее значение достигает нуля, это говорит о том, что все готовые к чтению дескрипторы обработаны, и поэтому функция select вызывается снова.

35-42 Проверяется символьный сокет ICMPv4, а затем символьный сокет ICMPv6.

43-49 Затем проверяется, готов ли для чтения какой-нибудь из присоединенных доменных сокетов Unix. Готовность для чтения какого-либо из таких сокетов обозначает, что клиент отослал дескриптор или завершился.

В листинге 28.26 приведена функция readable_listen, вызываемая, когда прослушиваемый сокет готов для чтения. Это указывает на новое клиентское соединение.

Листинг 28.26. Обработка нового соединения клиента

//icmpd/readablе_listen.c
 1 #include "icmpd.h"
 2 int
 3 readable_listen(void)
 4 {
 5  int i, connfd;
 6  socklen_t clilen;
 7  clilen = sizeof(cliaddr);
 8  connfd = Accept(listenfd, (SA*)&cliaddr, &clilen);
 9  /* поиск первой свободной структуры в массиве client[] */
10  for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
11   if (client[i].connfd < 0) {
12    client[i].connfd = connfd; /* сохранение дескриптора */
13    break;
14   }
15  if (i == FD_SETSIZE) {
16   close(connfd); /* невозможно обработать новый клиент */
17   return(--nready); /* грубое закрытие нового соединения */
18  }
19  printf("new connection, i = %d, connfd = %dn", i, connfd);
20  FD_SET(connfd, &allset); /* добавление нового дескриптора в набор */
21  if (connfd > maxfd)
22   maxfd = connfd; /* для select() */
23  if (i > maxi)
24   maxi = i; /* максимальный индекс в массиве client[] */
25  return(--nready);
26 }
7-25 Принимается соединение и используется первый свободный элемент массива client. Код данной функции скопирован из начала кода, приведенного в листинге 6.4. Если свободных элементов в массиве нет, мы закрываем новое соединение и занимаемся обслуживанием уже имеющихся клиентов.

Когда присоединенный сокет готов для чтения, вызывается функция readablе_conn (листинг 28.27), а ее аргументом является индекс данного клиента в массиве client.

Листинг 28.27. Считывание данных и, возможно, дескриптора от клиента

//icmpd/readable_conn.c
 1 #include "icmpd.h"
 2 int
 3 readable_conn(int I)
 4 {
 5  int unixfd, recvfd;
 6  char c;
 7  ssize_t n;
 8  socklen_t len;
 9  struct sockaddr_storage ss;
10  unixfd = client[i].connfd;
11  recvfd = -1;
12  if ((n = Read_fd(unixfd, &c, 1, &recvfd)) == 0) {
13   err_msg("client %d terminated, recvfd = %d", i, recvfd);
14   goto clientdone; /* вероятно, клиент завершил работу */
15  }
16  /* данные от клиента, должно быть, дескриптор */
17  if (recvfd < 0) {
18   err_msg("read_fd did not return descriptor");
19   goto clienterr;
20  }

13-18 Вызываем функцию read_fd, приведенную в листинге 15.9, для считывания данных и, возможно, дескриптора. Если возвращаемое значение равно нулю, клиент закрыл свою часть соединения, вероятно, завершив свое выполнение.

16-20 Если клиент не закрыл соединение, ждем получения дескриптора. Вторая часть функции readable_conn приведена в листинге 28.28.

Листинг 28.28. Получение номера порта, который клиент связал с UDP-сокетом

//icmpd/readable_conn.c
21  len = sizeof(ss);
22  if (getsockname(recvfd, (SA*)&ss, &len) < 0) {
23   err_ret("getsockname error");
24   goto clienterr;
25  }
26  client[i].family = ss.ss_family;
27  if ((client[i].lport = sock_get_port((SA*)&ss, len)) == 0) {
28   client[i].lport = sock_bind_wild(recvfd, client[i].family);
29   if (client[i].lport <= 0) {
30    err_ret("error binding ephemeral port");
31    goto clienterr;
32   }
33  }
34  Write(unixfd, "1", 1); /* сообщение клиенту об успехе */
35  Close(recvfd); /* работа с UDP-сокетом клиента завершена */
36  return(--nready);
37 clienterr:
38  Write(unixfd, "0", 1); /* сообщение клиенту об ошибке */
39 clientdone:
40  Close(unixfd);
41  if (recvfd >= 0)
42   Close(recvfd);
43  FD_CLR(unixfd, &allset);
44  client[i].connfd = -1;
45  return(--nready);
46 }

21-25 Вызывается функция getsockname, так что демон может получить номер порта, связанного с сокетом. Поскольку неизвестно, каков размер буфера, необходимого для размещения структуры адреса сокета, мы используем структуру sockaddr_storage, которая достаточно велика для структуры адреса сокета любого поддерживаемого системой типа и обеспечивает нужное выравнивание.

26-33 Семейство адресов сокета вместе с номером порта сохраняется в структуре client. Если номер порта равен нулю, мы вызываем функцию sock_bind_wild для связывания универсального адреса и динамически назначаемого порта с сокетом, но, как отмечалось ранее, такой подход не работает в реализациях SVR4.

34 Один байт, содержащий символ "1", отправляется обратно клиенту.

35 Заканчиваем работу с UDP-сокетом клиента и закрываем его с помощью функции close. Дескриптор был переслан нам клиентом и, таким образом, является копией; следовательно, UDP-сокет все еще открыт на стороне клиента.

37-45 Если происходит ошибка, клиент получает нулевой байт. Когда клиент завершается, наша часть доменного сокета Unix закрывается, и соответствующий дескриптор удаляется из набора дескрипторов для функции select. Полю connfd структуры client присваивается значение -1, что является указанием на ее освобождение.

Функция readable_v4 вызывается, когда символьный сокет ICMPv4 открыт для чтения. Первая часть данной функции приведена в листинге 28.29. Этот код аналогичен коду для ICMPv4, приведенному ранее в листингах 28.6 и 28.15.

Листинг 28.29. Обработка полученных дейтаграмм ICMPv4, первая часть

//icmpd/readable_v4.c
 1 #include "icmpd.h"
 2 #include <netinet/in_systm.h>
 3 #include <netinet/ip.h>
 4 #include <netinet/ip_icmp.h>
 5 #include <netinet/udp.h>
 6 int
 7 readable_v4(void)
 8 {
 9  int i, hlen1, hlen2, icmplen, sport;
10  char buf[MAXLINE];
11  char srcstr[INET_ADDRSTRLEN], dststr[INET_ADDRSTRLEN];
12  ssize_t n;
13  socklen_t len;
14  struct ip *ip, *hip;
15  struct icmp *icmp;
16  struct udphdr *udp;
17  struct sockaddr_in from, dest;
18  struct icmpd_err icmpd_err;
19  len = sizeof(from);
20  n = Recvfrom(fd4, buf, MAXLINE, 0, (SA*)&from, &len);
21  printf("%d bytes ICMPv4 from %s:", n, Sock_ntop_host((SA*)&from, len));
22  ip = (struct ip*)buf; /* начало IP-заголовка */
23  hlen1 = ip->ip_hl << 2; /* длина IP-заголовка */
24  icmp = (struct icmp*)(buf + hlen1); /* начало ICMP-заголовка */
25  if ((icmplen = n - hlen1) < 8)
26   err_quit("icmplen (%d) < 8", icmplen);
27  printf(" type = %d, code = %dn", icmp->icmp_type, icmp->icmp_code);

Функция выводит некоторую информацию о каждом получаемом сообщении ICMP. Это было сделано для отладки при разработке демона, и вывод управляется аргументом командной строки.

В листинге 28.30 приведена вторая часть функции readable_v4.

Листинг 28.30. Обработка полученных дейтаграмм ICMPv4, вторая часть

//icmpd/readable_v4.c
28  if (icmp->icmp_type == ICMP_UNREACH ||
29   icmp->icmp_type ==ICMP_TIMXCEED ||
30   icmp->icmp_type == ICMP_SOURCEQUENCH) {
31   if (icmplen < 8 + 20 + 8)
32    err_quit("icmplen (%d) < 8 + 20 + 8, icmplen);
33   hip = (struct ip*)(buf + hlen1 + 8);
34   hlen2 = hip->ip_hl << 2;
35   printf("tsrcip = %s, dstip = %s, proto = %dn",
36    Inet_ntop(AF_INET, &hip->ip_src, srcstr, sizeof(srcstr)),
37    Inet_ntop(AF_INET, &hip->ip_dst, dststr, sizeof(dststr)),
38    hip->ip_p);
39   if (hip->ip_p == IPPROTO_UDP) {
40    udp = (struct udphdr*)(buf + hlen1 + 8 + hlen2);
41    sport = udp->uh_sport;
42    /* поиск доменного сокета клиента, отправка заголовка */
43    for (i = 0; i <= maxi; i++) {
44     if (client[i].connfd >= 0 &&
45      client[i].family == AF_INET &&
46      client[i].lport == sport) {
47      bzero(&dest, sizeof(dest));
48      dest.sin_family = AF_INET;
49 #ifdef HAVE_SOCKADDR_SA_LEN
50      dest.sin_len = sizeof(dest);
51 #endif
52      memcpy(&dest.sin_addr, &hip->ip_dst,
53       sizeof(struct in_addr));
54      dest.sin_port = udp->uh_dport;
55      icmpd_err.icmpd_type = icmp->icmp_type;
56      icmpd_err.icmpd_code = icmp->icmp_code;
57      icmpd_err.icmpd_len = sizeof(struct sockaddr_in);
58      memcpy(&icmpd_err.icmpd_dest, &dest, sizeof(dest));
59      /* преобразование кода и типа ICMP в значение errno */
60      icmpd_err.icmpd_errno = EHOSTUNREACH; /* по умолчанию */
61      if (icmp->icmp_type == ICMP_UNREACH) {
62       if (icmp->icmp_code == ICMP_UNREACH_PORT)
63        icmpd_err.icmpd_errno = ECONNREFUSED;
64       else if (icmp->icmp_code == ICMP_UNREACH_NEEDFRAG)
65        icmpd_err.icmpd_errno = EMSGSIZE;
66      }
67      Write(client[i].connfd, &icmpd_err, sizeof(icmpd_err));
68     }
69    }
70   }
71  }
72  return(--nready);
73 }

29-31 ICMP-сообщения, которые посылаются приложениям, — это сообщения о недоступности порта, превышении времени и завершении клиента (см. табл. 28.1).

34-42 Указатель hip указывает на IP-заголовок, который возвращается сразу после заголовка ICMP. Это IP-заголовок дейтаграммы, вызвавшей ICMP-ошибку. Мы убеждаемся, что эта IP-дейтаграмма является UDP-дейтаграммой, а затем извлекаем номер UDP-порта из UDP-заголовка, следующего за IP-заголовком.

43-55 По всем структурам client осуществляется поиск подходящего семейства адресов и порта. Если соответствие найдено, строится структура адреса сокета IPv4, которая содержит IP-адрес получателя и порт из UDP-дейтаграммы, вызвавшей ошибку.

56-70 Строится структура icmpd_err, посылаемая клиенту через доменный сокет Unix. Тип и код сообщения ICMP сначала отображаются в значение errno, как показано в табл. 28.1.

Ошибки ICMPv6 обрабатываются функцией readable_v6, первая часть которой приведена в листинге 28.31. Обработка ошибок ICMPv6 аналогична коду, приведенному в листингах 28.7 и 28.16.

Листинг 28.31. Обработка полученной дейтаграммы ICMPv6, первая часть

//icmpd/readable_v6.c
 1 #include "icmpd.h"
 2 #include <netinet/in_systm.h>
 3 #include <netinet/ip.h>
 4 #include <netinet/ip_icmp.h>
 5 #include <netinet/udp.h>
 6 #ifdef IPV6
 7 #include <netinet/ip6.h>
 8 #include <netinet/icmp6.h>
 9 #endif
10 int
11 readable_v6(void)
12 {
13 #ifdef IPV6
14  int i, hlen2, icmp6len, sport;
15  char buf[MAXLINE];
16  char srcstr[INET6_ADDRSTRLEN], dststr[INET6_ADDRSTRLEN];
17  ssize_t n;
18  socklen_t len;
19  struct ip6_hdr *ip6, *hip6;
20  struct icmp6_hdr *icmp6;
21  struct udphdr *udp;
22  struct sockaddr_in6 from, dest;
23  struct icmpd_err icmpd_err;
24  len = sizeof(from);
25  n = Recvfrom(fd6, buf, MAXLINE, 0, (SA*)&from, &len);
26  printf("%d bytes ICMPv6 from %s:", n, Sock_ntop_host((SA*)&from, len));
27  icmp6 = (struct icmp6_hdr*)buf; /* начало заголовка ICMPv6 */
28  if ((icmp6len = n) < 8)
29   err_quit("icmp6len (%d) < 8", icmp6len);
30  printf(" type = %d, code = %dn", icmp6->icmp6_type, icmp6->icmp6_code);

Вторая часть функции readable_v6 приведена в листинге 28.32. Код аналогичен приведенному в листинге 28.30: мы проверяем тип ICMP-ошибки, убеждаемся, что дейтаграмма, вызвавшая ошибку, является UDP-дейтаграммой, а затем строим структуру icmpd_err, которую отсылаем клиенту.

Листинг 28.32. Обработка полученной дейтаграммы ICMPv6, вторая часть

//icmpd/readable_v6.c
31  if (icmp6->icmp6_type == ICMP6_DST_UNREACH ||
32   icmp6->icmp6_type == ICMP6_PACKET_TOO_BIG ||
33   icmp6->icmp6_type == ICMP6_TIME_EXCEEDED) {
34   if (icmp6len < 8+8)
35    err_quit("icmp6len (%d) < 8 + 8", icmp6len);
36   hip6 = (struct ip6_hdr*)(buf + 8);
37   hlen2 = sizeof(struct ip6_hdr);
38   printf("tsrcip = %s, dstip = %s, next hdr = %dn",
39    Inet_ntop(AF_INET6, &hip6->ip6_src, srcstr, sizeof(srcstr)),
40    Inet_ntop(AF_INET6, &hip6->ip6_dst, dststr, sizeof(dststr)),
41    hip6->ip6_nxt);
42   if (hip6->ip6_nxt == IPPROTO_UDP) {
43    udp = (struct udphdr*)(buf + 8 + hlen2);
44    sport = udp->uh_sport;
45    /* поиск доменного сокета клиента, отправка заголовков */
46    for (i = 0; i <= maxi; i++) {
47     if (client[i].connfd >= 0 &&
48      client[i].family == AF_INET6 &&
49      client[i].lport == sport) {
50      bzero(&dest, sizeof(dest));
51      dest.sin6_family = AF_INET6;
52 #ifdef HAVE_SOCKADDR_SA_LEN
53      dest.sin6_len = sizeof(dest);
54 #endif
55      memcpy(&dest.sin6_addr, &hip6->ip6_dst,
56       sizeof(struct in6_addr));
57      dest.sin6_port = udp->uh_dport;
58      icmpd_err.icmpd_type = icmp6->icmp6_type;
59      icmpd_err.icmpd_code = icmp6->icmp6_code;
60      icmpd_err.icmpd_len = sizeof(struct sockaddr_in6);
61      memcpy(&icmpd_err.icmpd_dest, &dest, sizeof(dest));
62      /* преобразование типа и кода ICMPv6 к значению errno */
63      icmpd_err.icmpd_errno = EHOSTUNREACH; /* по умолчанию */
64      if (icmp6->icmp6_type == ICMP6_DST_UNREACH &&
65       icmp6->icmp6_code ICMP6_DST_UNREACH_NOPORT)
66       icmpd_err.icmpd_errno = ECONNREFUSED;
67      if (icmp6->icmp6_type == ICMP6_PACKET_TOO_BIG)
68       icmpd_err.icmpd_errno = EMSGSIZE;
69      Write(client[i].connfd, &icmpd_err, sizeof(icmpd_err));
70     }
71    }
72   }
73  }
74  return(--nready);
75 #endif
76 }

Оглавление книги