Читать онлайн «UNIX: разработка сетевых приложений». Страница 226

Листинг 29.15. Функция open_output, использующая libnet

//udpcksum/senddnsquery-libnet.c

 7 static libnet_t *l; /* дескриптор libnet */

 8 void

 9 open_output(void)

10 {

11  char errbuf[LIBNET_ERRBUF_SIZE];

12  /* инициализация libnet с символьным сокетом IPv4 */

13  l = libnet_init(LIBNET_RAW4, NULL, errbuf);

14  if (l == NULL) {

15   err_quit("Can't initialize libnet: %s", errbuf);

16  }

17 }

Объявление дескриптора libnet

7 В библиотеке libnet используется непрозрачный тип libnet_t. Функция libnet_init возвращает указатель на этот тип, который затем передается другим функциям libnet для обращения к конкретному сокету. В этом смысле данный тип аналогичен дескрипторам сокетов и устройств pcap.

Инициализация libnet

12-16 Мы вызываем функцию libnet_init, запрашивая открытие символьного сокета IPv4. Для этого в качестве первого аргумента указывается константа LIBNET_RAW4. В случае возникновения ошибки функция возвращает текст сообщения в аргументе errbuf, который мы распечатываем.

Функция send_dns_query для libnet представлена в листинге 29.16. Сравните ее с функциями send_dns_query и udp_write для символьных сокетов.

Листинг 29.16. Функция send_dns_query, использующая libnet

//udpcksum/senddnsquery-libnet.c

18 void

19 send_dns_query(void)

20 {

21  char qbuf[24], *ptr;

22  u_int16_t one;

23  int packet_size = LIBNET_UDP_H + LIBNET_DNSV4_H + 24;

24  static libnet_ptag_t ip_tag, udp_tag, dns_tag;

25  /* построение запроса внутри UDP-пакета */

26  ptr = qbuf;

27  memcpy(ptr, "\001a\014root-servers\003net\000", 20);

28  ptr += 20;

29  one = htons(1);

30  memcpy(ptr, &one, 2); /* тип запроса = A */

31  ptr += 2;

32  memcpy(ptr, &one, 2); /* класс запроса = 1 (IP-адрес) */

33  /* формирование пакета DNS */

34  dns_tag = libnet_build_dnsv4(

35   1234 /* идентификатор */,

36   0x0100 /* флаги: рекурсия разрешена */,

37   1 /* кол-во запросов */, 0 /* кол-во записей в ответе */,

38   0 /* кол-во авторитетных записей */, 0 /* кол-во дополнительных */,

39   qbuf /* запрос */,

40   24 /* длина запроса */, 1, dns_tag);

41  /* формирование заголовка UDP */

42  udp_tag = libnet_build_udp(

43   ((struct sockaddr_in*)local)->

44    sin_port /* порт отправителя */,

45   ((struct sockaddr_in*)dest)->

46    sin_port /* порт получателя */,

47   packet_size /* длина */, 0 /* контрольная сумма */,

48   NULL /* полезные данные */, 0 /* длина полезн. данных */, l, udp_tag);

49  /* Так как мы установили контр. сумму равной нулю, libnet автоматически */

50  /* рассчитает контр. сумму UDP. Эту функцию можно отключить. */

51  if (zerosum)

52   if (libnet_toggle_checksum(l, udp_tag, LIBNET_OFF) < 0)

53    err_quit("turning off checksums: %s\n", libnet_geterror(l));

54  /* формирование IP-заголовка */

55  ip_tag = libnet_build_ipv4(packet_size + LIBNET_IPV4_H /* длина */,

56   0 /* tos */, 0 /* IP ID */, 0 /* фрагмент*/,

57   TTL_OUT /* ttl */, IPPROTO_UDP /* протокол */,

58   0 /* контр. сумма */,

59   ((struct sockaddr_in*)local)->sin_addr.s_addr /* отправитель */,

60   ((struct sockaddr_in*)dest)->sin_addr.s_addr /* получатель */,

61   NULL /* полезные данные */, 0 /* длина полезн. данных */, l, ip_tag);

62  if (libnet_write(l) < 0) {

63   err_quit("libnet_write: %s\n", libnet_geterror(l));

64  }

65  if (verbose)

66   printf("sent: %d bytes of data\n", packet_size);

67  }

Формирование запроса DNS

25-32 Мы начинаем с формирования запроса DNS, которое выполняется так же, как в строках 25–30 листинга 29.8.

34-40 Затем мы вызываем функцию libnet_build_dnsv4, которая принимает поля пакета DNS в виде отдельных аргументов. Нам достаточно знать содержимое запроса, а упорядочением этого содержимого в заголовке пакета DNS занимается функция.

Заполнение заголовка UDP и подготовка к вычислению контрольной суммы UDP

42-48 Мы формируем заголовок UDP, вызывая функцию libnet_build_udp. Поля заголовка UDP принимаются этой функцией также в виде отдельных аргументов. Если значение переданной контрольной суммы равно 0, libnet автоматически рассчитывает контрольную сумму.

49-52 Если пользователь запретил вычисление контрольной суммы, мы должны отключить эту функцию libnet явным образом.

Заполнение заголовка IP

53-65 Окончательное формирование пакета требует построения заголовка IPv4 вызовом libnet_build_ipv4.

ПРИМЕЧАНИЕ

Библиотека libnet автоматически записывает поле ip_len в нужном порядке байтов. Это пример повышения переносимости программы благодаря использованию библиотек.

Отправка UDP-дейтаграммы

66-70 Мы вызываем функцию libnet_write для отправки подготовленной дейтаграммы в сеть.

Функция send_dns_query, использующая libnet, состоит всего из 67 строк, тогда как в версии, работавшей с символьными сокетами, общая длина кода составила 96 строк, в которых было по крайней мере 2 трюка, связанных с переносимостью.

Символьные сокеты предоставляют возможность записывать и считывать IP-дейтаграммы, которые могут быть не поняты ядром, а доступ к канальному уровню позволяет считывать и записывать кадры канального уровня любых типов (не только дейтаграммы IP). Программа tcpdump — это, вероятно, наиболее широко используемая программа, имеющая непосредственный доступ к канальному уровню.

В различных операционных системах применяются различные способы доступа к канальному уровню. Мы рассмотрели пакетный фильтр Беркли, DLPI SVR4 и пакетные сокеты Linux (SOCK_PACKET). Но у нас имеется возможность, не вникая в различия перечисленных способов, использовать находящуюся в свободном доступе переносимую библиотеку захвата пакетов libcap.

Отправка символьных дейтаграмм осуществляется в разных системах по-разному. Свободно распространяемая библиотека libnet скрывает различия между системами и предоставляет интерфейс для вывода через символьные сокеты и непосредственно на канальном уровне.

1. Каково назначение флага canjump в листинге 29.7?

2. При работе программы udpcksum наиболее распространенным сообщением об ошибке является сообщение о недоступности порта ICMP (в пункте назначения не работает сервер имен) или недоступности узла ICMP. В обоих случаях нам не нужно ждать истечения времени ожидания, заданного функцией udp_read в листинге 29.6, так как сообщение о подобной ошибке фактически является ответом на наш запрос DNS. Модифицируйте программу таким образом, чтобы она перехватывала эти ошибки ICMP.

При написании сервера под Unix мы можем выбирать из следующих вариантов управления процессом:

■ Наш первый сервер, показанный в листинге 1.5, был последовательным (iterative), но количество сценариев, для которых этот вариант является предпочтительным, весьма ограничено, поскольку последовательный сервер не может начать обработку очередного клиентского запроса, не закончив полностью обработку текущего запроса.

■ В листинге 5.1 показан первый в данной книге параллельный (concurrent) сервер, который для обработки каждого клиентского запроса порождал дочерний процесс с помощью функции fork. Традиционно большинство серверов, работающих под Unix, попадают в эту категорию.

■ В разделе 6.8 мы разработали другую версию сервера TCP, в котором имеется только один процесс, обрабатывающий любое количество клиентских запросов с помощью функции select.

■ В листинге 26.2 мы модифицировали параллельный сервер, создав для каждого клиента по одному потоку вместо одного процесса.

В этой главе мы рассмотрим два других способа модификации устройства параллельного сервера.

■ Предварительное создание дочерних процессов (preforking). В этом случае при запуске сервера выполняется функция fork, которая создает определенное количество (пул) дочерних процессов. Обработкой очередного клиентского запроса занимается процесс, взятый из этого набора.

■ Предварительное создание потоков (prethreading). При запуске сервера создается некоторое количество (пул) потоков, и для обработки каждого клиента используется поток из данного набора.

В данной главе мы будем рассматривать множество вопросов, связанных с предварительным созданием потоков и процессов. Например, что произойдет, если в пуле окажется недостаточное количество процессов или потоков? А если их будет слишком много? Как родительский и дочерние процессы (или потоки) синхронизируют свои действия?