Читать онлайн «UNIX: разработка сетевых приложений». Страница 79

Впоследствии от этих терминов пришлось отказаться, так как они создавали впечатление, что SCTP будет вести себя, как TCP или UDP, при использовании сокетов соответствующих типов. На самом деле имелось в виду только одно различие между TCP и UDP: возможность одновременной работы с несколькими адресатами на транспортном уровне. Современные термины («один-к-одному» и «один-ко-многим») фокусируют наше внимание на главном отличии двух типов сокетов.

Наконец, обратите внимание, что некоторые авторы используют термин «несколько-к-одному» вместо «один-ко-многим». Эти термины взаимозаменяемы.

Данный тип сокета был разработан специально для облегчения переноса существующих приложений с TCP на SCTP. Его модель практически идентична описанной в главе 4. Существуют, конечно, некоторые отличия, о которых следует помнить (в особенности, при переносе приложений):

1. Все параметры сокетов должны быть преобразованы к соответствующим эквивалентам SCTP. Чаще всего используются параметры TCP_NODELAY и TCP_MAXSEG, вместо которых следует задавать SCTP_NODELAY и SCTP_MAXSEG.

2. Протокол SCTP сохраняет границы сообщений, поэтому приложению не приходится кодировать их самостоятельно. Например, приложение, основанное на TCP, может отправлять записи, чередуя двухбайтовые поля длины с полями данных переменной длины (каждое поле записывается в буфер отправки отдельным вызовом write). Если так поступить с SCTP, адресат получит два отдельных сообщения, то есть функция read возвратится дважды: один раз с двухбайтовым сообщением (поле длины), а второй — с сообщением неопределенной длины.

3. Некоторые TCP-приложения используют половинное закрытие для извещения собеседника о конце считываемых данных. Для переноса таких приложений на SCTP потребуется переписать их таким образом, чтобы сигнал о конце данных передавался в обычном потоке.

4. Функция send может использоваться обычным образом. Функции sendto и sendmsg трактуют информацию об адресе получателя как приоритетную перед основным адресом собеседника (см. раздел 2.8).

Типичное приложение, работающее в стиле «один-к-одному», будет вести себя так, как показано на временной диаграмме рис. 9.1. Запущенный сервер открывает сокет, привязывается к адресу, после чего ожидает подсоединения клиента в системном вызове accept. Через некоторое время запускается клиент, который открывает свой сокет и инициирует установление ассоциации с сервером. Предполагается, что клиент отправляет серверу запрос, сервер обрабатывает этот запрос и отправляет свой ответ обратно клиенту. Взаимодействие продолжается до тех пор, пока клиент не начнет процедуру завершения ассоциации. После закрытия ассоциации сервер либо завершает работу, либо ожидает установления новой ассоциации. Из сравнения с временной диаграммой TCP (см. рис. 4.1) становится ясно, что обмен пакетами через сокет SCTP типа «один-к-одному» осуществляется приблизительно так же.

Рис. 9.1. Временная диаграмма для сокета SCTP типа «один-к-одному»

Сокет SCTP типа «один-к-одному» является IP-сокетом (семейство AF_INET или AF_INET6) со значением типа SOCK_STREAM и значением протокола IPPROTO_SCTP.

Сокет типа «один-ко-многим» дает разработчику приложения возможность написать сервер, не использующий большого количества дескрипторов сокетов. Один дескриптор для такого сервера будет представлять несколько ассоциаций, подобно сокету UDP, способному принимать дейтаграммы от множества клиентов. Для обращения к конкретной ассоциации, установленной для сокета типа «один-ко-многим», используется идентификатор. Идентификатор ассоциации представляет собой значение типа sctp_assoc_t (обычно это целое число). Значение идентификатора скрывается от приложения, то есть оно не должно использовать идентификатор, если тот еще не был предоставлен приложению ядром.

При написании приложения, использующего сокеты данного типа, рекомендуется помнить о следующих важных моментах:

1. Когда клиент закрывает ассоциацию, она автоматически закрывается и на стороне сервера. При этом удаляются все сведения о состоянии ассоциации в ядре.

2. Только при использовании типа «один-ко-многим» возможна передача данных в третьем и четвертом пакетах четырехэтапного рукопожатия (см. упражнение 9.3).

3. Вызов sendto, sendmsg или sctp_sendmsg для адресата, с которым еще не установлена ассоциация, приведет к попытке активного открытия, в результате чего будет создана новая ассоциация с указанным адресом. Это происходит даже в том случае, если приложение, вызвавшее send, перед этим вызвало для того же сокета функцию listen, запросив пассивное открытие.

4. Приложение должно использовать функции sendto, sendmsg и sctp_sendmsg, но не send и write. (Если вы создали сокет типа «один-к-одному» вызовом sctp_peeloff, то send и write вызывать можно.)

5. При вызове одной из функций отправки данных используется основной адрес получателя, выбранный системой в момент установки ассоциации (раздел 2.8), если вызывающий процесс не установит флаг MSG_ADDR_OVER в структуре sctp_sndrcvinfo. Для этого необходимо вызвать функцию sendmsg с вспомогательными данными или воспользоваться функцией sctp_sendmsg.

6. Уведомление о событиях для ассоциации может быть включено по умолчанию, так что если приложению не требуется получать эти уведомления, оно должно явным образом отключить их при помощи параметра сокета SCTP_EVENTS. (Одно из множества уведомлений SCTP обсуждается в разделе 9.14.) По умолчанию единственным включенным событием является sctp_data_io_event. Уведомление о нем передается в виде вспомогательных данных при вызове recvmsg и sctp_recvmsg. Это относится к сокетам обоих типов.

Когда интерфейс API сокетов SCTP находился на стадии разработки, для сокетов типа «один-ко-многим» по умолчанию было включено еще и уведомление об установке ассоциации. В более поздних версиях документации API говорится о том, что по умолчанию для сокетов обоих типов отключены все уведомления, за исключением sctp_data_io_event. Однако не все реализации могут соответствовать этому утверждению. Хорошим тоном будет включать все нужные уведомления и отключать ненужные в явном виде. Благодаря этому разработчик получает гарантию того, что приложение будет вести себя так, как он этого хочет, в любой операционной системе.

Типичная временная диаграмма для сокета типа «один-ко-многим» приведена на рис. 9.2. Сначала запускается сервер, который создает сокет, привязывает его к адресу, вызывает функцию listen для того, чтобы разрешить клиентам устанавливать ассоциации, после чего он вызывает sctp_recvmsg и приостанавливается в ожидании первого сообщения. В свою очередь, клиент открывает сокет и вызывает функцию sctp_sendto, которая неявно инициирует ассоциацию и вкладывает данные в третий пакет четырехэтапного рукопожатия. Сервер получает запрос, обрабатывает его и отсылает свой ответ. Клиент получает ответ сервера и закрывает сокет, тем самым закрывая и ассоциацию. Сервер переходит к ожиданию следующего сообщения.

Рис. 9.2. Временная диаграмма работы сокета типа «один-ко-многим»

В этом примере рассматривается последовательный сервер, один программный поток которого обрабатывает сообщения, полученные через несколько ассоциаций. SCTP позволяет использовать сокет типа «один-ко-многим» с функцией sctp_peeloff (см. раздел 9.12) для реализации комбинированной параллельно- последовательной модели сервера.

1. Функция sctp_peeloff позволяет выделить конкретную ассоциацию (например, долговременный сеанс связи) из сокета типа «один-ко-многим» в отдельный сокет типа «один-к-одному».

2. Полученный таким образом сокет типа «один-к-одному» может быть передан новому потоку или порожденному процессу (как в модели параллельного сервера).

3. Основной поток обрабатывает сообщения от всех остальных ассоциаций в последовательном режиме.

Сокет SCTP типа «один-ко-многим» является IP-сокетом (семейство AF_INET или AF_INET6) со значением типа SOCK_SEQPACKET и значением протокола IPPROTO_SCTP.

Сервер SCTP может привязаться к некоторому подмножеству IP-адресов узла, на котором он запущен. Серверы TCP и UDP могли привязываться либо к одному, либо ко всем адресам узла, но не могли указывать конкретный набор адресов. Функция sctp_bindx делает программирование приложений более гибким, предоставляя возможность связывать сокет SCTP с заданными адресами.