Unix网络编程-9--高级socket编程PPT.ppt

Unix网络编程第九讲 高级socket编程1 内容提要n高级IO函数nNonblocking IOn信号驱动IOnUnix domain socket2高级IO函数nread/recv/readv/recvmsgnwrite/send/writev/sendmsgnrecvmsg/sendmsg最为通用，可以替代所有的其它函数nread/write最简单，并且不限于socket3recv/send 函数#include ssize_t recv(int sockfd,void*buff,size_t nbytes,int flags);ssize_t send(int sockfd,const void*buff,size_t nbytes,int flags);Both return:number of bytes read or written if OK,1 on error 4常见的 flags5MSG_DONTWAIT 标志n对一个单独的 I/O 操作设定 nonblocking 模式,不必针对整个 socketn该 I/O 操作结束后,自动关闭nonblocking 模式6MSG_PEEK 标志n允许程序检查有多少数据可读n不同于recv/recvfrom的是，数据仍然存放在socket缓冲区内7MSG_WAITALL 标志n指示内核只有当指定数目的字节读取完毕，read才能够返回n如果系统支持该标志，那么 readn 函数可以采用下面的宏代替:#define readn(fd,ptr,n)recv(fd,ptr,n,MSG_WAITALL)n即便指定了 MSG_WAITALL,read仍然可能返回少于指定数目的数据：ua signal is caughtuthe connection is terminateduan error is pending for the socket.8readv/writev 函数#include ssize_t readv(int filedes,const struct iovec*iov,int iovcnt);ssize_t writev(int filedes,const struct iovec*iov,int iovcnt);Both return:number of bytes read or written,1 on error 9readv/writev 函数n通用，不限于socketn类似于 read/write,但 readv/writev 允许一次调用读/写多个缓冲区n 这些操作习惯被称为 scatter read(因为input被分散到多个应用程序缓冲区)和 gather write(因为多个缓冲区数据被收集到一个输出操作).10readv/writev 函数iov is a pointer to an array of iovec structuresIOV_MAX 定义最大数组长度限制#include ssize_t readv(int filedes,const struct iovec*iov,int iovcnt);ssize_t writev(int filedes,const struct iovec*iov,int iovcnt);Both return:number of bytes read or written,1 on error 11struct iovecstruct iovec void *iov_base;/*address of buffer*/size_t iov_len;/*size of buffer*/;12Nonblocking IOnBy default,sockets are blockingnblocking socket 操作n输入 read,readv,recv,recvfrom,and recvmsg n输出 write,writev,send,sendto,and sendmsg n接受连接请求 acceptn连接请求 connect13Blocking I/O Model14Blocking read vs.nonblocking readnBlocking readnTCP,如果没有数据，阻塞；如果哪怕有一个Byte的数据，可以返回，除非设置了MSG_WAITALL标志nUDP，如果没有报文到达，阻塞；有一个报文到达，返回nNonblocking readn如果有数据，返回；否则，立即返回，指示错误EWOULDBLOCK15Blocking write vs.nonblocking writenBlocking writenTCP，写操作相当于将应用程序的数据拷贝到内核的socket send缓冲区。n如果send缓冲满，操作阻塞；n否则，返回实际拷贝的数据长度（可能比预期的短）nUDP，不会阻塞nNonblocking writenTCP，如果send缓冲区满，立即返回，指示错误EWOULDBLOCK16Accept:Blocking vs.nonblockingnaccept 就是应用程序从内核的连接队列中取出一个ESTABLISHED连接【回忆】nBlocking acceptn如果有ESTABLISHED连接，返回之；否则，阻塞nNonblocking acceptn如果没有，立即返回，指示错误EWOULDBLOCK17Connect:Blocking vs.nonblockingnconnect 的任务是完成三次握手nBlocking connectn如果三次握手没有完成，阻塞等待完成n否则返回nNonblocking connectn如果三次握手没有完成，立即返回指示错误EINPROGRESS19Socket Timeouts n采用alarmn采用信号nIO多路复用 selectn可以管理多个file descriptorn可以精确到微秒nSO_RCVTIMEO 和 SO_SNDTIMEO socket 选项n新的选项，并且仅限于socket21alarm例子n参见 unpv103e/lib/connect_timeo.c22Nonblocking read/writeSTDINSTDOUTTCP SOCKET23Echo client例子n见 unpv103e/nonblock/strclinonb.c24缓冲区管理25Nonblocking connectn其它处理和三次握手并发进行n一个connect 需要花费一个 RTT 的时间n一个RTT时间可能在几ms（LAN）到几百ms 甚至几秒（WAN）之间n采用nonblocking connect，多个连接建立过程可以同时进行.这在 Web browsers中非常常见.n采用 select 来等待连接建立,select 可设置时间限制,减少等待connect超时的时间n通常connect的超时从 75 秒到几分钟.如果不想等那么长时间，那就有必要采用nonblocking26Nonblocking connect 代码n见 unpv103e/lib/connect_nonb.c27Nonblocking connect Web clientn见 unpv103e/nonblock/web.hnhome_start_write_get_cmd.c28信号驱动IOnSIGIO nRT Signal29SIGIO 信号的发生条件nSIGIO with UDP Sockets nsocket上有一个数据报文到达nSocket上发生一个异步错误nSIGIO with TCP Sockets n在监听 socket上有一个连接请求完成n连接拆卸请求启动n连接拆卸请求完成n半连接关闭shutdownnSocket上有数据到达nSocket上有数据发送(i.e.,输出缓冲区有空间)n有异步错误发生30RT signal 实时信号nWhy RT signal?n信号驱动 I/O 处理多个连接时有些问题,程序无法知道是哪个socket有事件到达.nPOSIX 实时信号(RT signals)比较 SIGIO做了重大改进n首先,允许一个信号和一个描述符关联n其次,信号在内核排队,实现事件驱动的机制n但是,这个队列可能溢出,这时可能还需要 SIGIO.31Unix Domain socketn一种IPC机制，只能用于本机的进程之间通信.n两种类型：Stream、Datagramn可以用于进程之间传递文件描述符32Unix Domain socket#include#include unix_socket=socket(PF_UNIX,type,0);error=socketpair(PF_UNIX,type,0,int*sv);33Unix Domain Addressn地址：AF_UNIX/AF_LOCALnunpv103e/unixdomain/unixbind.cstruct sockaddr_un sa_family_t sun_family;/*AF_LOCAL*/char sun_path108;/*null-terminated pathname*/;34