Основы программирования в Linux

Мэтью Нейл

Создание очереди сокетов

Для приема запросов на входящие соединения на базе сокетов серверная программа должна создать очередь для хранения ждущих обработки запросов. Формируется она с помощью системного вызова

listen

.

#include <sys/socket.h>

int listen(int socket, int backlog);

Система Linux может ограничить количество ждущих обработки соединений, которые могут храниться в очереди. В соответствии с этим максимумом вызов

listen

задает длину очереди, равной

backlog

. Входящие

соединения, не превышающие максимальной длины очереди, сохраняются в ожидании сокета; последующим запросам на соединение будет отказано, и клиентская попытка соединения завершится аварийно. Этот механизм реализуется вызовом

listen

для того, чтобы можно было сохранить ждущие соединения запросы, пока серверная программа занята обработкой запроса предыдущего клиента. Очень часто параметр

backlog

равен 5.

Функция

listen

вернет 0 в случае успешного завершения и -1 в случае ошибки. Как и для системного вызова

bind

, ошибки могут обозначаться константами

EBADF

,

EINVAL

И

ENOTSOCK

.

Прием запросов на соединение

После создания и именования сокета серверная программа может ждать запросы на выполнение соединения с сокетом с помощью системного вызова

accept

:

#include <sys/socket.h>

int accept(int socket, struct sockaddr *address, size_t *address_len);

Системный вызов

accept

возвращает управление, когда клиентская программа пытается подключиться к сокету, заданному в параметре

socket

. Этот клиент — первый из ждущих соединения в очереди данного сокета. Функция

accept

создает новый сокет для обмена данными с клиентом и возвращает его дескриптор. У нового сокета будет тот же тип, что и у сокета сервера, ждущего запросы на соединения.

Предварительно сокету должно быть присвоено имя с помощью системного вызова

bind

и у него должна быть очередь запросов на соединение, место для которой выделил системный вызов

listen

. Адрес вызывающего клиента будет помещен в структуру

sockaddr

, на которую указывает параметр

address

. Если адрес клиента не представляет интереса, в этом параметре может задать пустой указатель.

Параметр

address_len

задает длину адресной структуры клиента. Если адрес клиента длиннее, чем это значение, он будет урезан. Перед вызовом

accept

в параметре

address_len

должна быть задана ожидаемая длина адреса. По возвращении из вызова в

address_len

будет установлена реальная длина адресной структуры запрашивающего соединение клиента.

Если нет запросов на соединение, ждущих в очереди сокета, вызов accept будет заблокирован (так что программа не сможет продолжить выполнение) до тех пор, пока клиент не сделает запрос на соединение. Вы можете изменить это поведение, применив флаг

O_NONBLOCK

в файловом дескрипторе сокета с помощью вызова

fcntl

в вашей программе следующим образом:

int flags = fcntl(socket, F_GETFL, 0);

fcntl(socket, F_SETFL, O_NONBLOCK | flags);

Функция

accept

возвращает файловый дескриптор нового сокета, если есть запрос клиента, ожидающего соединения, и -1 в случае ошибки.

Возможные значения ошибок такие же, как у вызовов

bind

и

listen

плюс дополнительная константа

EWOULDBLOCK

в случае, когда задан флаг

O_NONBLOCK

и нет ждущих запросов на соединение. Ошибка

EINTR

возникнет, если процесс прерван во время блокировки в функции

accept

.

Запросы соединений

Клиентские программы подключаются к серверам, устанавливая соединение между неименованным сокетом и сокетом сервера, ждущим подключений. Делают они это с помощью вызова

connect

:

#include <sys/socket.h>

int connect(int socket, const struct sockaddr *address, size_t address_len);

Сокет, заданный в параметре

socket

, соединяется с сокетом сервера, заданным в параметре

address

, длина которого равна

address_len

. Сокет должен задаваться корректным файловым дескриптором, полученным из системного вызова

socket

.

Если функция

connect

завершается успешно, она возвращает 0, в случае ошибки вернется -1. Возможные ошибки на этот раз включают значения, перечисленные в табл. 15.3.

Таблица 15.3

Значение errno	Описание
EBADF	В параметре socket задан неверный файловый дескриптор
EALREADY	Для этого сокета соединение уже обрабатывается
ETIMEDOUT	Допустимое время ожидания соединения превышено
ECONNREFUSED	Запрос на соединение отвергнут сервером

Если соединение не может быть установлено немедленно, вызов

connect

будет заблокирован на неопределенный период ожидания. Когда допустимое время ожидания будет превышено, соединение разорвется и вызов

connect

завершится аварийно. Однако, если вызов прерван сигналом, который обрабатывается, connect завершится аварийно (со значением errno, равным

EINTR

), но попытка соединения не будет прервана — соединение будет установлено асинхронно и программа должна будет позже проверить, успешно ли оно установлено.

Как и в случае вызова

accept

, возможность блокировки в вызове

connect

можно исключить установкой в файловом дескрипторе флага

O_NONBLOCK

. В этом случае, если соединение не может быть установлено немедленно, вызов

connect

завершится аварийно с переменной

errno

, равной

EINPROGRESS

, и соединение будет выполнено асинхронно.

Хотя асинхронные соединения трудно обрабатывать, вы можете применить вызов

select

к файловому дескриптору сокета, чтобы убедиться в том, что сокет готов к записи. Мы обсудим вызов

select

чуть позже в этой главе.