Previous: 7 Программирование для сетей (новые идеи, принципы и возможности)    UP: 7 Программирование для сетей (новые идеи, принципы и возможности)
Down: 8 Заключение
    Next: 7.2 Сетевые драйверы

Какие бы замечательные идеи в области телекоммуникаций, распределенных баз знаний или поисковых систем вам не пришли в голову, реализовать их на практике можно, лишь написав соответствующую программу. Основные операционные среды (Unix, Windows 95, NT или 2000) базируются в настоящее время на идеологии соединителей (socket). Эта технология была разработана в университете г. Беркли (США) для системы Unix, поэтому соединители иногда называют соединителями Беркли (berkeley sockets). Соединители реализуют механизм взаимодействия не только партнеров по телекоммуникациям, но и процессов в ЭВМ вообще (см. [15]). Вопросы сетевого программирования под MS DOS рассмотрены в [24].

Работа с соединителями содержит ряд этапов: соединитель создается, настраивается на заданный режим работы, используется для организации обмена и, наконец, ликвидируется. Технология соединителей поддерживает работу с любыми стеками протоколов, совмещенные процедуры ввода/вывода, использование большого числа сервис-провайдеров (серверов услуг), возможность группирования соединителей, что позволяет реализовать их приоритетное обслуживание, и многое другое. Набор операторов, поддерживающих интерфейс сервис провайдера, образует отдельную динамическую библиотеку.

Для общей синхронизации работы сервис-провайдеров и приложений в winsock введено понятие объектов событий. Объекты событий служат в частности для организации работы совмещенных по времени процессов информационного обмена. Здесь уместно замечание об использовании стандартных номеров портов. В много задачных, многопользовательских системах стандартные номера портов используются при инициализации процесса. Так как допускается несколько идентичных соединений (например, несколько одновременных сессий FTP) между клиентом и сервером, стандартными номерами портов здесь не обойтись. Ведь p_sip_s сервера могут соотвествовать несколько p_cip_c клиента.

В системах, ориентированных на соединение, пара комбинаций IP-адресов и номеров портов однозначно определяет канал связи между двумя процессами в ЭВМ. Такая комбинация называется соединителем (socket). Номера портов могут и совпадать, так как относятся к разным машинам, но IP-адреса должны быть обязательно разными. Впервые идея соединителя была использована в системе 4.3 BSD Unix для организации сетевого ввода/вывода. В Unix внешнее устройство и файл с точки зрения системного программиста эквивалентны. Сетевые процедуры несколько сложнее и не укладываются в такую простую схему. Из этой простой схемы выпадают, прежде всего, операции, при которых сервер пассивно ожидает обращения особенно для операций обмена не ориентированных на соединение. Соединитель является пограничным понятием между протоколами телекоммуникаций и операционной системой ЭВМ. Соединители играют важную роль при написании прикладных программ (API).

Соединитель отправителя = IP-адрес отправителя + номер порта отправителя
Соединитель адресата = IP-адрес адресата + номер порта адресата

Межкомпьютерные коммуникации не сводятся к знакомству с соседским депозитарием, к выполнению операций Telnet, FTP и т.д. Одной из важнейших задач является удаленный контроль за процессами в больших рассредоточенных системах, когда обмен информацией активизируется не человеком, а ЭВМ. Примерами таких задач могут служить управление современными высокотехнологичными производствами, сбор метео- или другой геофизической информации в реальном масштабе времени, эксперименты в области физики высоких энергий, где для контроля установки и сбора экспериментальных данных используются десятки (а иногда и сотни) вычислительных машин, которые обмениваются диагностической информацией и данными. Именно для решения таких задач и применяются идеи соединителей (sockets), "труб" и т.д.. Понятие соединителя в прикладных программах это не просто комбинация IP-адресов и номеров портов, это указатель на структуру данных, где хранятся параметры виртуального канала. Прежде чем воспользоваться соединителем, его нужно сформировать. Оператор формирования соединителя имеет вид:

s=socket(INT AF, INT type, INT protocol);

где все параметры целочисленные, AF (address_family) - характеризует набор протоколов, соответствующий данному соединителю (это может быть набор Internet, Unix, Appletalk и т.д.). Для Интернет AF может принимать только значение PF_INET, для Unix - PF_UNIX. Аргумент type определяет тип коммуникаций (SOCK_STREAM, SOCK_RAW, и SOCK_DGRAM). Аргумент protocol задает код конкретного протокола из указанного набора (заданного AF), который будет реализован в данном соединении. Протоколы обозначаются символьными константами с префиксом IPPROTO_ (например, IPPROTO_TCP или IPPROTO_UDP). Допускается значение protocol=0 (протокол не указан), в этом случае используется значение по умолчанию для данного вида соединений. Значения AF и type можно обычно найти в файле <sys/socket.h>. Возвращаемый параметр S представляет собой дескриптор соединителя. Параметр SOCK_STREAM говорит о том, что вы намерены создать надежный двунаправленный канал обмена, ориентированный на соединение (TCP для Интернет). Связь c другим процессом в этом случае устанавливается оператором connect. После установления соединения данные могут посылаться оператором send или получаться посредством оператора recv. Параметр SOCK_DGRAM характеризует канал, не ориентированный на соединение, с пакетами фиксированного размера (например, UDP в случае AF= PF_INET). Такой канал позволяет использовать операторы sendto и recvfrom. Параметр SOCK_RAW определяет третий режим, при котором возможно использование протоколов нижнего уровня, например ICMP. Таким образом, формирование соединителя - это создание описывающей его структуры данных.

Если операция socket завершилась успешно, s равно дескриптору соединителя, в противном случае s=INVALID_SOCKET (-1). С помощью оператора WSAGetLastError можно получить код ошибки, проясняющий причину отрицательного результата.

Дескриптор соединителя указывает на элемент таблицы дескрипторов, соответствующий данному соединителю. Оператор socket отводит место в этой таблице. Элемент такой таблицы имеет вид:

Код семейства протоколов;
Код типа сервиса;
Локальный IP-адрес;
Удаленный ipIPадрес;
Номер локального порта;
Номер удаленного порта;

IP-адрес определяет интерфейс ЭВМ, а номер порта в данном случае характеризуют сетевую процедуру.

Так как в Unix возможно формирование соединителя без IP-адресов, а для практической работы они нужны, имеется оператор bind, который позволяет присвоить определенный адрес заданному соединителю:

r=bind(s, const struct socketaddr far*name, int namelen),

где s - целочисленный код дескриптора, параметр name (идентификатор локального адреса) обычно (для Интернет) содержит три величины: IP-адрес ЭВМ, код протокольного набора, номер порта, который определяет характер приложения. Структура адресной информации имеет вид:

struct sockaddr {
u_short sa_family;
char sa_data[14];
};

Параметр namlen определяет длину второго параметра. В рамках этой идеологии легко реализовать систему клиент-сервер. IP-адрес может быть сделан равным INADDR_ANY (или =0), если ЭВМ имеет несколько интерфейсов. При номере порта равным нулю, windows socket присвоит порту уникальный номер в диапазоне 1024-5000. Приложение может выполнить операцию getsockname после bind, чтобы определить присвоенный адрес. Оператор bind выполняется до операций connect или listen. При корректном выполнении оператор bind возвращает код 0 (r=0), в противном случае SOCKET_ERROR=-1. Команда bind выдается для записи собственного номера порта. Сервер генерирует команду bind, чтобы подготовить определенный вид связи (например, FTP), и пассивно ожидает запроса connect со стороны клиента:

R=connect(s, const struct socketaddr FAR*name, int namelen),

где s - дескриптор соединителя, name - идентификатор адреса места назначения (указатель на структуру данных), а namelen - длина этого адреса. Таким образом, оператор connect сообщает ip-адрес и номер порта удаленной ЭВМ. Если адресное поле структуры name содержит нули, оператор connect вернет ошибку WSAEADDRNOTAVAIL (или SOCKET_ERROR=-1). Установка в режим ожидания осуществляется командой listen, которая организует очередь запросов:

R=listen(s, int backlog),

где backlog - задает максимальный размер очереди для приходящих запросов соединения (то есть сколько запросов может быть принято на обслуживание без потерь, обычно этот параметр равен 5). При переполнении очереди будет послано сообщение об ошибке. Следует иметь в виду, что клиент, ориентированный на соединение, также должен прослушивать порт протокола, ожидая появления дейтограмм-откликов. Ожидающий соединитель посылает каждому отправителю сообщение-отклик, подтверждающее получение запроса на соединение. Оператор listen подготавливает соединитель к обработке потока запросов, система должна быть достаточно быстродействующей. Запросы из очереди извлекаются оператором accept:

R=accept(s, struct sockaddr FAR*addr, int FAR*addrlen),

где s - дескриптор соединителя, который прослушивает соединение (тот же, что и в listen), addr - опционный указатель на структуру, которая содержит адрес, addrlen - код длины адреса. Оператор accept позволяет серверу принять запрос от клиента. Когда входная очередь сформирована, программа реализует процедуру accept и переходит в режим ожидания запросов. Программа извлекает первый элемент очереди, создает новый соединитель со свойствами, идентичными s, и при успешном выполнении возвращает дескриптор нового соединителя. При возникновении ошибки возвращается код INVALID_SOCKET. По окончании обработки запроса сервер вновь вызывает accept, который возвращает ему дескриптор соединителя очередного запроса, если таковой имеется. Если очередь пуста, accept блокирует программу до получения связи. Существуют серверы с параллельной и последовательной обработкой запросов. Параллельный обработчик запросов не ждет завершения обработки предшествующего запроса и вызывает оператор accept немедленно. В системе Unix используются обычно параллельные обработчики запросов.

Схема взаимодействия различных операторов winsock в рамках идеологии клиент/сервер для случая процедур, ориентированных на соединение, показана на рисунке 7.1. Стрелками обозначены направления посылки сетевых сообщений.

Следует иметь в виду, что программе клиента (выделена рамкой) не нужно знать номер порта, по этой причине она не обращается к процедуре bind, а для установления связи сразу вызывает оператор connect. Современные распределенные информационные системы, WWW-серверы, поисковые системы и т.д. эффективно используют механизмы формирования соединителей и многие процедуры, описанные в данном разделе. Из литературы [24] известно, что для многих видов услуг в Интернет выделены строго определенные номера портов. Доступ же к этим услугам должен быть обеспечен достаточно большому числу пользователей. С клиентской стороны при этом используются номера портов со значениями из диапазона 1024-5000. Для каждого нового клиентского запроса в ЭВМ-сервере, как правило, открывается новый процесс.

Рис. 7.1.Схема взаимодействия операторов winsock для процедур, ориентированных на соединение

Лишь при успешной реализации всех перечисленных операций может начаться обмен данными. Для пересылки данных могут использоваться команды write, read, send, recv. Команды write и read имеют форму вызова:

R=write(s, buf, len) или R=read(s, buf, len),

где s - дескриптор соединителя, buf - имя массива, подлежащего пересылке (или предназначенного для приема), len - длина этого массива. Оператор writev отличается от write тем, что данные могут не лежать в виде непрерывного массива:

R=writev(s, io_vect, vectlen) или R=readv(s, io_vect, vectlen),

где s - дескриптор соединителя, io_vect - вектор-указатель на список указателей, vectlen - длина списка указателей. Команда выполняется медленнее, чем write или read. Список указателей имеет формат (рис. 7.2):

Рис. 7.2 Формат списка указателей для функций readv и writev

Команды send(s, msg_buf, buflen, flags) и recv имеют аналогичный формат, но среди параметров обращения содержат переменную flags, которая служит для целей диагностики и управления передачей данных (например, пересылка информации с высоким приоритетом (MSG_OOB - Message Out Of Band), что используется, в частности, при передаче звуковых сообщений). При работе с операторами send или recv надо быть уверенным, что принимающая сторона знает, что ей следует делать с этими приоритетными сообщениями. Другой возможный флаг, определяемый константой MSG_PEEK, позволяет анализировать запросы из входной очереди транспортного уровня. Обычно после считывания данных из входной очереди, они уничтожаются. Когда MSG_PEEK=1, данные из входной очереди не стираются. Этот флаг используется, например, программой FTP. При успешном выполнении команды будет возвращено число переданных байтов, в противном случае -1.

Все перечисленные выше операторы рассчитаны на использование в рамках протоколов, ориентированных на установление соединения (TCP), где не требуется указание адреса места назначения. В протоколах типа UDP (не ориентированных на соединение) для передачи информации используются операторы sendto, recvfrom или sendmsg:

R=sendto(s, msg_buf, buflen, flags, adr_struc, adr_struc_len)
или recvfrom(s, msg_buf, buflen, flags, adr_struc, adr_struc_len),

где s - дескриптор соединителя, msg_buf - указатель на буфер, где лежит сообщение, buflen - длина этого буфера (длина сообщения), adr_struc - адресная структура, содержащая исчерпывающую информацию об адресате, adr_struc_len - длина этой структуры. Оператор recvfrom принимает все данные, приходящие на его порт. Приняв дейтограмму, recvfrom записывает также адрес, откуда эта дейтограмма получена. Сервер может посылать по этому адресу дейтограмму-отклик. Вызов оператора sendmsg имеет форму:

R=sendmsg(s, msg_struc, flags) [или recvmsg(s, msg_struc, flags)],

где s - дескриптор соединителя, msg_struc - информационная структура, формат которой показан ниже на рисунке 7.3. Применение структур делает программирование пересылки сообщений более гибким. Следует учитывать, что для обменов, не ориентированных на соединение, соединитель как бы состоит лишь из одной половины (IP-адрес и номер порта). “Соединители”, созданные для обмена (UDP) однажды, далее могут жить своей жизнью. Они могут принимать пакеты от других аналогичных “соединителей” и сами посылать им дейтограммы (кавычки здесь связаны с тем, что это не реальный соединитель и никакого соединения здесь не осуществляется).

Рис. 7.3. Формат информационной структуры msg_struc

Взаимодействие операторов winsock для систем, не ориентированных на соединение, показано на рисунке 7.4. Здесь также как и в случае, ориентированном на соединение, сервер вызывает socket и bind, после чего обращается к процедуре recvfrom (вместо read или recv). Программа-клиент в данной схеме обращается к оператору bind и совсем не использует оператор connect (ведь предварительного соединения не нужно). Для передачи запросов и приема откликов здесь служат операторы sendto и recvfrom, соответственно.

Рис. 7.4. Схема взаимодействия операторов winsock для процедур, не ориентированных на соединение

Помимо уже описанных операторов для работы с соединителями (sockets) имеется еще один - select, довольно часто используемый серверами. Оператор select позволяет процессу отслеживать состояние одного или нескольких соединителей. Для каждого соединителя вызывающая программа может запросить информацию о статусе read, write или error. Форма обращения имеет вид:

R=select(num_of_socks, read_socks, write_socks, error_socks, max_time),

где num_of_socks - число контролируемых соединителей (в некоторых реализациях не используется и является необязательным, по умолчанию это число не должно превышать 64). В версии Беркли read_socks, write_socks и error_socks представляют собой побитовые маски, определяющие тип соединителя. Параметр read_socks представляет собой указатель на структуру, описывающую набор соединителей, состояние которых контролируется на возможность чтения (версия winsock). Если соединитель находится в состоянии listen, он будет помечен как “готов для чтения”, при условии, что запрос на соединение уже получен. Это предполагает выполнение оператора accept без блокировки. Для других соединителей “готовность к чтению” подразумевает наличие в очереди запросов чтения. Для соединителей типа SOCK_STREAM это означает, что виртуальный соединитель, соответствующий данному соединителю закрылся, и операторы recv или recvfrom будут выполнены без блокировки. Если виртуальное соединение закрыто корректно, оператор recv вернет код 0, в противном случае (например, принудительное закрытие) будет возвращен код WSAECONNRESET. Параметр write_socks - указатель на набор соединителей, состояние которых контролируется на возможность записи. Если соединитель находится в процессе выполнения процедуры connect, “способность к записи” означает, что установление связи завершено. Для других соединителей это значит, что операции send или sendto будут выполнены без блокировки. Параметр error_socks - это указатель на набор соединителей, контролируемых на ошибки. В некоторых реализациях этот аргумент идентифицирует список соединителей, помеченных как приоритетные. Соединитель помечается как приоритетный, если опция SO_OOBINLINE=FALSE. На случай ошибки оператор select отмечает соединитель, где это произошло. select работает лишь с теми соединителями, которые были выделены с помощью масок. При успешном выполнении оператор возвращает число соединителей, готовых к операциям ввода/вывода и модифицирует коды масок в соответствии с состоянием соединителей. Прикладная программа может использовать результаты вызова оператора select, анализируя полученные коды масок. Аргумент max_time определяет максимальное время, выделенное select для завершения своей работы. Для уточнения типа ошибки, возникшей при исполнении операции select, можно воспользоваться процедурой WSAGetLastError.

Другим важным оператором является closesocket(s), который закрывает канал соединителя с одной из сторон. Все описанные выше операторы (кроме socket, bind и listen) блокируют работу программы до своего завершения. Практически любая операция, непосредственно связанная с выполнением процедур ввода/вывода, может блокировать выполнение других прикладных функций winsock.

Для обслуживания прикладных процессов (например, WWW-сервера, работа с распределенными базами данных и пр.) разработано много других сервисных программ (WINSOCK.DLL), перечень которых представлен в таблице 7.1.

Таблица 7.1. Перечень служебных операторов для работы с соединителями (Беркли)

Большинство перечисленных команд имеют развитую систему диагностики, кроме того, во многих реализациях Unix имеется много других полезных команд, описание которых вы можете найти в инструкциях по использованию системы Unix. Рассмотрим некоторые из них.

Программа ioctlsocket(s, long cmd, u_long FAR*argp) служит для получения параметров соединителя (выполнение не зависит от типа протокола и коммуникационной субсистемы). Аргумент cmd представляет собой код команды, которая будет выполнена для соединителя s, argp - указатель на параметр команды. Возможно применение команд: FIONBIO - разрешает/запрещает режим блокировки соединителя s (команда WSAAsyncSelect ставит соединитель в режим запрета блокировок автоматически). FIONREAD - определяет объем данных, которые могут быть автоматически считаны через соединитель s. SIOCATMARK - задает режим чтения приоритетной информации (для соединителей типа SOCK_STREAM.

Программа setsockopt(s, int level, int optname, const char far*optval, int optlen) устанавливает текущие значения опций для соединителя s. Аргумент level описывает уровень, на котором определена данная опция (например, SOL_SOCKET или IPPROTO_TCP). optname - имя опции, значение которой устанавливается, optval - указатель на буфер, где лежит значение опции, optlen - размер этого буфера. Для опции SO_LINGER - это размер структуры, для остальных - длина целого. При корректном исполнении setsockopt возвращает нуль, в противном случае SOCKET_ERROR. Программа setsockopt поддерживает следующие опции (BSD поддерживает и некоторые другие опции; колонка тип соответствует значению optval, таблица 7.2):

Таблица 7.2. Опции соединителей для оператора setsockopt.

Программа getsockopt(s, int level, int optname, char far*optval, int FAR* optlen) позволяет получить значение опции для любого типа соединителей. Значения параметров обращения аналогичны setsockopt. Ниже представлена таблица (7.3) поддерживаемых опций.

В среде Windows существуют аналоги (асинхронные) многих из приведенных выше операторов. Имена этих операторов имеют префикс WSA (Windows Socket Asynchronous). Асинхронными они названы по той причине, что их выполнение сопряжено с определенным диалогом и ни начало, ни завершение не ограничено какими-либо временными рамками. Список таких операторов представлен в таблицах 7.4 и 7.5 (версия windows socket 2.2).

Таблица 7.3. Опции соединителей для оператора getsockopt

Таблица 7.4. Основные операторы winsock

Из этого списка можно выделить две программы WSAStartup и WSACleanup, первая вызывается в начале любой процедуры, вторая - ее завершает. wsastartup может вызываться за время сессии несколько раз, она позволяет указать версию winsock или получить информацию об ее конкретной реализации. При вызове WSAStartup осуществляется диалог с динамической библиотекой WINSOCK.DLL и настройка параметров системы. При аварийном завершении программы нужно корректно окончить работу с WINSOCK.DLL. Следует при этом помнить, что WSACleanup воздействует на все потоки завершаемого процесса (например, в случае Windows 95 или NS). Определенные проблемы может вызвать перенос программ из Unix в Windows, так как там вместо read и write используются операторы recv и send, вместо ioctl - ioctlsocket, а вместо close - closesocket. Некоторые операторы вообще непереносимы: readv, writv, recvmsg и sendmsg и части программы, где они содержатся, необходимо переписать. При обнаружении ошибки Unix присваивает переменной errno соответствующее значение. В winsock для этой цели используется символьная константа SOCKET_ERROR (равная -1), а для уточнения типа ошибки следует вызвать WSAGetLastError. В системах Windows 95 или NT этот оператор обращается к программе Win32 GetLastError, которая возвращает значение ошибки для сессии, вызвавшей эту ошибку.

Таблица 7.5. Асинхронные операторы

* Программа может вызвать блокировку при работе с блокирующим соединителем.

При написании программ на персональной ЭВМ, например, на С++ или ассемблере существует возможность выбора модели памяти: small, medium, compact, large или huge. Эти модели отличаются друг от друга числом сегментов (по 64 Кбайт) памяти, выделяемой для программы и данных. Модель small предполагает, что все указатели имеют тип near, если явно не указано обратное (не записан модификатор FAR). Модель large считает по умолчанию все указатели дальними, если явно не присутствует модификатор near. В модели huge длина блока данных может превышать размер одного сегмента. С особенностями этих моделей рекомендуется ознакомиться по описаниям конкретных трансляторов. Используя те или иные модели при создании сетевых программ, нужно учитывать проблемы, которые могут возникнуть при переносе вашей программы из одной операционной среды в другую. ОС Unix, Windows NT и Windows 97 не поддерживают каких-либо моделей памяти и их система адресации скорее совместима с моделью large. Но при переносе программы из одной среды в другую об этой проблеме лучше не забывать и перед началом отладки полезно изучить особенности адресации.

При программировании под Windows 3.1 нужно учитывать то, что для доступа к процессору (ЦПУ) необходимо, чтобы программа, захватившая его раньше, прекратила свою работу и освободила ЦПУ. Этого не требуется в среде Unix, Windows 95 или Windows NT. Различие этих операционных сред особенно заметно при выполнении блокирующих процедур, рассмотренных выше, например операции сетевого ввода/вывода. Блокирующие процедуры являются потенциальным источником “повисания” программ, например, оператор recv может вечно ждать отклика, в то время как удаленный сервер будет ждать сообщения от программы, выполняющей recv. По этой причине создание не блокирующих соединителей представляется привлекательным. Такие соединители формируются путем вызова стандартного оператора socket с последующим обращением к процедуре, изменяющей режим работы соединителя (по умолчанию создается блокирующий соединитель). После этого при вызове блокирующего оператора, например, recv при условии, что соединитель не имеет запрашиваемых данных, система возвратит флаг ошибки. Таким образом, при работе с неблокирующим соединителем, операционная система проверяет возможность немедленного выполнения процедуры, и возвращает сигнал ошибки, если это не возможно. Все операторы winsock являются асинхронными и неблокирующими. Асинхронные операции при невозможности выполнить требуемую операцию не выдают сообщения об ошибке, за тем, чтобы процедура была выполнена так как нужно, в этом случае следит операционная система. По завершении асинхронной операции ОС Windows посылает сообщение тому окну, из которого эта операция была вызвана. Но и операторы, работающие с неблокирующими соединителями Беркли, также являются неблокирующими. В то же время все операции ввода и вывода в Unix являются синхронными.

Хотя оператор WSAAsyncSelect считается аналогом select, между ними имеется существенное отличие. WSAAsyncSelect - единственный оператор, использующий дескриптор соединителя в качестве параметра. Если select контролирует состояние нескольких соединителей, для того чтобы достичь того же результата с помощью wsaasyncselect надо реализовать столько вызовов, сколько соединителей мы хотим мониторировать. Форма обращения к WSAAsyncSelect имеет вид:

WSAAsyncSelect(SOCKETs, HWND hWnd, unsigned int wMsg, long lEvent),

где s - дескриптор соединителя, состояние которого мы хотим контролировать, аргумент, hWnd - дескриптор окна-получателя сообщения; wMsg - определяет тип посылаемого сообщения (эти два параметра являются стандартными для всех функций Windows); lEvent - битовая маска, определяющая тип событий, которые нас интересуют. Возможные значения параметра lEvent приведены в таблице 7.6.

Таблица 7.6. Возможные значения параметра lEvent оператора WSAAsyncSelect

При необходимости контроля комбинации вышеперечисленных состояний эти маски могут объединяться по ИЛИ. Как только состояние соединителя станет соответствовать выбранной маске, Windows пошлет прикладной программе соответствующее сообщение. Это сообщение содержит дескриптор окна, откуда осуществлен вызов процедуры WSAAsyncSelect, идентификатор сообщения, а также 16-битовый и 32- битовый параметры этого сообщения. Первый из них представляет собой дескриптор соединителя, где это событие произошло. Младшие 16 бит второго параметра являются кодом события, а старшие предназначены для записи кода ошибок, если они произошли.

Как уже было отмечено, обращение к WSAAsyncSelect переводит соединитель в неблокирующее состояние. При необходимости реализовать, например, процедуру recv, следует обратиться с начала к WSAAsyncSelect, запросив Windows информировать вас о готовности чтения (lEvent=FD_READ). После этого обработчик сообщений windows при получении соответствующего сигнала предоставит возможность прикладной программе перейти к выполнению операции recv. Так как соединитель уже получил данные, блокировки не произойдет и программа их немедленно получит.

Особое внимание блокирующим операциям должно быть уделено в Windows 3.1, поскольку блокировка остановит не только выполнение задачи, вызвавшей эту операцию, но и все другие приложения (ЭВМ станет неуправляемой на время блокировки). Здесь блокирующие процедуры должны быть запрещены, вместо этого при необходимости вызова такой процедуры windows реализует цикл по проверке состояния соединителя (очереди сообщений). Остальные приложения могут при этом продолжить свою работу, а при получении благоприятного сообщения Windows разрешает выполнение блокирующей процедуры, так как она уже не может вызвать блокировки. Осложнения могли бы возникнуть, если обработчик сообщений Windows получит сигнал, который приведет к вызову другой блокирующей процедуры. Сегодня в Windows действует правило, запрещающее такие вызовы из прикладных программ как блокирующие, так и неблокирующие. То есть, на время выполнения блокирующей процедуры все обращения к сетевому интерфейсу запрещены.

Имеется несколько операторов Winsock, предназначенных для работы с блокирующими процедурами (смотри таблицу 7.7):

Таблица 7.7.

При необходимости прервать блокирующую операцию можно вызвать процедуру WSACancelBlockingCall, прикладная программа получит при этом сообщение об ошибке (WSAEINTR). Оператор WSAIsBlocking возвращает значение TRUE, если в данный момент реализуется блокирующая операция. Последние два оператора из четырех названных служат для построения пользовательских обработчиков сообщений.

Аппарат соединителей предполагает возникновение и исчезновение вычислительных и управляющих процессов. Новый процесс может наследовать "старые" соединители. В этом случае может возникнуть необходимость выяснить, адрес партнера, с которым взаимодействует данный соединитель. Эту задачу можно решить с помощью команды getpeername(s, destaddr, addrlen), где destaddr - указатель на структуру типа (рис. 7.5):

Рис. 7.5. Указатель на структуру типа для команды getpeername

AF - идентифицирует семейство протоколов (для TCP/IP=2), для которого порожден данный соединитель, вся структура занимает 16 октетов. addrlen - указатель на переменную, куда будет записана длина адреса. Соединитель может быть выключен командой close(s), где s идентификатор соединителя, который надлежит закрыть. Если пользователь не хочет более посылать или получать данные, он может выдать команду shutdown(s, how), где параметр how может принимать значения: 0 - блокируется прием данных; 1 - блокируется передача данных; 3 - блокируются любые обмены.

Каждое соединение должно иметь свой неповторимый код ISN (Initial Sequence Number). Этот код посылается клиентом серверу с помощью сегмента SYN. Для реализации режима соединения прикладная программа на одном конце канала устанавливается в режим пассивного доступа ("passive open"), а операционная система на другом конце ставится в режим активного доступа ("active open"). Протокол TCP предполагает реализацию 11 состояний (ESTABLISHED, CLOSED, LISTEN, SYN_SENT, SYN_RCVD и т.д.), переход между которыми строго регламентирован (смотри раздел 4.4.3).

При написании диагностических и управляющих программ под Windows 95 или NT можно использовать простые соединители (Sock_Raw) или библиотеку ICMP.DLL (эта динамическая библиотека не является частью Win32 API). Библиотека ICMP.DLL содержит в частности процедуру ICMPSendEcho, которая посылает запросы эхо по указанному адресу и возвращает отклик в пределах указанного временного интервала. В качестве аргументов запрос ICMPSendEcho использует ICMP-дескриптор, который получается в результате запроса IcmpCreateFile.

HANDLE WINAPI IcmpCreateFile(VOID);
/* Оператор создает ICMP-дескриптор; при ошибке возвращает INVALID_HANDLE_VALUE */
BOOL WINAPI IcmpCloseHandle(HANDLE IcmpHandle);
/* Оператор ликвидирует ICMP-дескриптор; при возникновении ошибки возвращает значение FALSE */

Обращение к процедуре посылки ICMP запроса эхо имеет формат:
DWORD WINAPI IcmpSendEcho(
HANDLE IcmpHandle,
/* дескриптор, полученный в результате запроса IcmpCreateFile */

u_long DestAddress,

/* IP адрес точки зондирования */

LPVOID RequestData,
/* указатель на буфер, где лежат данные, подлежащие посылке */

WORD RequestSize,	/* длина этого буфера */
LPIPINFO RequestOptns,	/* указатель на структуру ICMP-опций */

LPVOID ReplyBuffer,
/* указатель на буфер для приема пакета-отклика */

DWORD ReplySize,	/* размер буфера для пакета-отклика */
DWORD Timeout	/* время ожидания отклика в миллисекундах */

);

struct icmp_echo_reply {	/* Структура ICMP-отклика */
u_long Address;	/* адрес отправителя */
u_long Status;	/* код IP-статуса */
u_long RTTime;	/* RTT в миллисекундах */
u_short DataSize;	/* длина пакета-отклика */
u_short Reserved;	/* зарезервировано на будущее */
void FAR *Data;	/* буфер отклика */
struct ip_option_information Options;	/* опции отклика */

}; ICMPECHO, *PICMPECHO, FAR *LPICMPECHO;

struct ip_option_information {	/* Структура опций протокола ICMP */
u_char TTL;	/* Time To Live (используется процедурой traceroute) */
u_char Tos;	/* Type Of Service (тип сервиса; обычно 0) */
u_char Flags;	/* Флаги IP-заголовка (обычно 0) */
u_char OptionsSize;	/* Размер буфера опций (обычно 0, max=40) */
u_char FAR *OptionsData;	/* Буфер опций */

} IPINFO, *PIPINFO, FAR *LPIPINFO;

Приложение может использовать WSAEnumProtocols для определения того, какой транспортный протокол (стек протоколов) поддерживается, и попутно можно получить дополнительную информацию, которая содержится в структуре WSAPROTOCOL_INFO.

В то время как в WinSock 1.1 имеется только одно семейство адресов AF_INET, включающее в себя ограниченное число известных типов соединителей и идентификаторов протоколов, в WinSock 2 это ограничение снято. Информация по WinSock 2 доступна по адресу:

www.stardust.com/winsock/ws_specs.htm

В настоящее время WinSock допускает совмещение по времени нескольких операций ввода/вывода. Такого рода операции возможны только для соединителей, созданных оператором WSASocket с флагом WSA_FLAG_OVERLAPPED=1 (Win32).

Previous: 7 Программирование для сетей (новые идеи, принципы и возможности)    UP: 7 Программирование для сетей (новые идеи, принципы и возможности)
Down: 8 Заключение    Next: 7.2 Сетевые драйверы