Использование буферов TCP

Как мы видели в главе 1, механизм буферизации реализуется посредством сокетов TCP (рис. 4.2.). Для каждого подключения существует один буфер передачи (размером 4 Кб на компьютерах Sun и HP, 16 Кб на компьютере Cray) и один буфер приема.

Рис. 4.2. Сокеты и буферы.

Считывание с сокета блокируется до тех пор, пока в приемном буфере ничего нет (если сокет объявлен не-блокирующим, операция чтения возвращает сообщение об ошибке). Сразу же после получения, данные пересылаются в прикладную программу (даже если число полученных байтов меньше необходимого). Запись в сокет блокируется только в том случае,если буфер передачи переполнен (если сокет объявлен не-блокирующим, операция записи возвращает сообщение об ошибке). Байты, хранящиеся в буфере, не пересылаются в сеть до тех пор пока буфер не переполнится. Можно осуществить запись экспресс данных ("out of band"): в этом случае не используются механизмы буферизации и данные принимаются программой-получателем перед обычным потоком.

4.2.3. Реализация сокетов

В версии BSD 4.3. системы UNIX сокеты реализованы в ядре, как показано на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Реализация сокетов в BSD.

В версии System V Release 4, сокеты реализованы в форме библиотеки-надстройки над TLI (Transport Level Interface). Сокет-интерфейс, таким образом, сохраняется для существующих прикладных программ.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Текущее применение

Принципы применения

При создании сокета, указывается в какой области происходит работа: UNIX (AF_UNIX), TCP/IP (AF_INET), X25, DECNET, APPLETALK... Каждой области соответствует свой тип протокола. Кроме того, задается тип, определяющий свойства коммуникации:
- SOCK_DGRAM: сообщения посылаются в форме дейтаграмм. Связанный с ним протокол связи нe является таким надежным (нарушается последовательность, возможны потери данных) в реэиме без установления логического соединения, как UDP в области AF_INET;
- SOCK_STREAM: посылаются потоки байтов, понятие "сообщения" не вводится. Используемый протокол связи надежен, с установлением виртуального соединения, как TCP в области AF_INET;
- SOCK_ RAW: обеспечивает доступ к протоколам самого низкого уровня, таким как IP в области AF_INET, либо реализует новые протоколы.

Если используются сокеты над UDP размер передаваемых данных ограничен несколькими килобайтами, от 2 Кб до 8 Кб, в зависимости от системы. Сокет-интерфейс можно использовать для связи между двумя процессами на одной машине. В этом случае необходимо указать, что работа производится в области AF_UNIX. Вызовы сокетов для области AF_UNIX те же, что и для области AF_INET; меняются только структуры, связанные с адресами. Данное сходство вызовов позволяет достаточно легко переходить от локальных задач к сетевым и обратно.

Использование в режиме с установлением виртуального соединения

Клиент:
- создает сокет;
- подсоединяется к серверу, предоставляя адрес удаленного сокета (адрес Internet сервера и номер сервисного порта). Это соединение автоматически присваивает клиенту номер порта;
- осуществляет считывание или запись на сокет;
- закрывает сокет.
Сервер:
- создает сокет;
- связывает сокет-адрес (адрес Internet и номер порта) с сервисной программой: "binding";
- переводит себя в состояние "прослушивания" входящих соединений;
- для каждого входящего соединения:
- принимает соединение (создается новый сокет с теми же характеристиками, что и исходный;
- считывает и записывает на новый сокет;
- закрывает новый сокет.

Рис. 4.4. Использование сокетов с установлением логического соединения.

Некоторые вызовы способные заблокировать программу: Клиент:
- connect () до того, как сервер осуществит accept ();
- write () при переполнении буфера передачи;
- read () до того, как будет получен хотя бы один символ вследствие операции записи, осуществленной сервером.
Сервер:
- accept () до того, как клиент осуществит connect ();
- read () до того, как будет получен хотя бы один символ, вследствие операции записи, осуществленной клиентом;
- write () при переполнении буфера передачи.