Основы программирования в Linux

Мэтью Нейл

Далее приведен пример вывода команды

ipcs -m

:

$ ipcs -m

– ----- Shared Memory Segments ------

key shmid owner perms bytes nattch status

0x00000000 384 rick 666 4096 2 dest

Здесь показан единственный сегмент совместно используемой памяти объемом 4 Кбайт, присоединенный к двум процессам.

Команда

ipcrm -m <id>

позволяет удалить совместно используемую память. Она бывает полезной, когда

программа завершается аварийно при попытке убрать такую память.

Отображение состояния очереди сообщений

Для очередей сообщений предназначены команды

ipcs -q

и

ipcrm -q <id

> (или

ipcrm msg <id>

).

Далее приведен пример вывода команды

ipcs -q

:

$ ipcs -q

– ----- Message Queues ------

key msqid owner perms used-bytes messages

0x000004d2 3384 rick 666 2048 2

В нем показаны в очереди сообщений два сообщения общим объемом 2048 байтов. Команда

ipcrm -q <id>

позволяет удалить очередь сообщений.

Резюме

В этой главе вы познакомились с тремя разновидностями средств взаимосвязи процессов, которые стали широко применяться в ОС UNIX System V.2 и были доступны в системе Linux, начиная с ранних версий ее дистрибутивов. Вы рассмотрели предлагаемые ими сложные функциональные возможности и, после того как поняли принципы их функционирования, оценили обеспечиваемое ими эффективное решение для удовлетворения многих потребностей межпроцессного взаимодействия. 

Глава 15

Сокеты

В этой главе вы познакомитесь с еще одним способом взаимодействия процессов, существенно отличающимся от тех, которые мы обсуждали в главах 13 и 14. До настоящего момента все рассматриваемые нами средства основывались на совместно используемых ресурсах одного компьютера. Ресурсы могли быть разными: областью файловой системы, сегментами совместно используемой памяти или очередями сообщений, но использовать их могли только процессы, выполняющиеся на одной машине.

В версию ОС Berkeley UNIX было включено новое средство коммуникации — интерфейс сокетов, — являющееся расширением концепции канала, обсуждавшейся в главе 13. В системах Linux также есть интерфейсы сокетов.

Вы можете применять сокеты во многом так же, как каналы, но они поддерживают взаимодействие в пределах компьютерной сети. Процесс на одной машине может использовать сокеты для взаимосвязи с процессом на другом компьютере, что делает возможным существование клиент-серверных систем, распределенных в сети. Процессы, выполняющиеся на одной машине, также могут применять сокеты.

Кроме того, интерфейс сокетов стал доступен в ОС Windows благодаря общедоступной спецификации Windows Sockets или WinSock. Сервисы сокетов в ОС Windows предоставляются системным файлом Winsock.dll. Стало быть, программы под управлением Windows могут взаимодействовать по сети с компьютерами под управлением Linux и UNIX и наоборот, реализуя, таким образом, клиент-серверные системы.

Несмотря на то, что программный интерфейс для WinSock не совпадает полностью с интерфейсом сокетов в UNIX, в основе его лежат те же сокеты.

В одной-единственной главе мы не сможем дать исчерпывающее описание всех многообразных сетевых возможностей Linux, поэтому вы найдете здесь лишь основные программные сетевые интерфейсы, которые позволят вам писать собственные программы, работающие в сети.

Более подробно мы рассмотрим следующие темы:

 как действует соединение с помощью сокетов;

 атрибуты сокетов, адреса и обмен информацией;

 сетевая информация и интернет-демон (inetd/xinetd);

 клиенты и серверы.

Что такое сокет?

Сокет — это средство связи, позволяющее разрабатывать клиент-серверные системы для локального, на одной машине, или сетевого использования. Функции ОС Linux, такие как вывод, подключение к базам данных и обслуживание Web-страниц, равно как и сетевые утилиты, например

rlogin

, предназначенная для удаленной регистрации, и

ftp

, применяемая для передачи файлов, обычно используют сокеты для обмена данными.

Сокеты создаются и используются не так, как каналы, потому что они подчеркивают явное отличие между клиентом и сервером. Механизм сокетов позволяет создавать множество клиентов, присоединенных к единственному серверу.

Соединения на базе сокетов

Соединения на базе сокетов можно рассматривать как телефонные звонки в учреждение. Телефонный звонок поступает в организацию, и на него отвечает секретарь приемной, направляющий вызов в соответствующий отдел (серверный процесс) и оттуда к нужному сотруднику (сокет сервера). Каждый входящий телефонный звонок (клиент) направляется к соответствующей конечной точке, и промежуточные операторы могут заниматься последующими телефонными звонками. Прежде чем рассматривать установку соединений с помощью сокетов в системах Linux, нужно понять, как они ведут себя в приложениях сокетов, поддерживающих соединения.

Сначала серверное приложение создает сокет, который как файловый дескриптор представляет собой ресурс, присваиваемый единственному серверному процессу. Сервер создает его с помощью системного вызова

socket

, и этот сокет не может использоваться совместно с другими процессами.

Далее сервер присваивает сокету имя. Локальные сокеты с заданными именами файлов в файловой системе Linux часто размещаются в каталоге /tmp или /usr/tmp. У сетевых сокетов имя файла будет идентификатором сервиса (номер порта/точка доступа), относящегося к конкретной сети, к которой могут подключаться клиенты. Этот идентификатор, задавая определенный номер порта, соответствующий корректному серверному процессу, позволяет Linux направлять входящие подключения по определенному маршруту. Например, Web-сервер обычно создает сокет для порта 80, идентификатор, зарезервированный для этой цели. Web-обозреватели знают о необходимости применять порт 80 для своих HTTP-подключений к Web- сайтам, которые пользователь хочет читать. Именуется сокет с помощью системного вызова

bind

. Далее серверный процесс ждет подключения клиента к именованному сокету. Системный вызов

listen

формирует очередь входящих подключений. Сервер может принять их с помощью системного вызова

accept

.