9.1.8 Przesylanie danych

Spis tresci

• Wprowadzenie
• Interfejs programisty do funkcji recvmsg()/sendmsg()
• Funkcje sendmsg() i recvmsg() rodziny protokolow: Rodzina protokolow Unixa, Rodzina protokolow Internetu, Inne rodziny protokolow
• Bibliografia

Wprowadzenie

Interfejs programisty do funkcji recvmsg()/sendmsg()

int (*sendmsg) (struct socket *sock, struct msghdr *m, int total_len, int nonblock, int flags);
int (*recvmsg) (struct socket *sock, struct msghdr *m, int total_len, int nonblock, int flags, int *addr_len);

W Linuxie przyjeto konwencje, na mocy ktorej kod implementujacy funkcje systemowa f() jest zawarty w funkcji sys_f(). Ponizej przedstawione sa definicje i opis implementacji poszczegolnych funkcji, z tym, ze pominiety jest opis znaczenia parametrow i wykaz zwracanych bledow, poniewaz bylby to jedynie skrot informacji z podrecznikow systemowych (ang. man pages), ktore zostaly stworzone specjalnie po to, aby szczegolowo opisac interfejs programisty do funkcji systemowych (tzw. API).

DEFINICJA: ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count)
           ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count)
    WYNIK: liczba przeslanych bajtow lub -1 (blad)

DEFINICJA: int readv(int fd, const struct iovec *vector, size_t count);
           int writev(int fd, const struct iovec *vector, size_t count);
    WYNIK: ilosc przeslanych bajtow lub -1 (blad)

DEFINICJA: int recv(int s, void *buf, int len, unsigned int flags);
           int recvfrom(int s, void *buf, int len, unsigned int flags,
              struct sockaddr *from, int *fromlen);
           int recvmsg(int s, struct msghdr *msg, unsigned int flags);
           int send(int s, const void *msg, int len, unsigned int flags);
           int sendto(int s, const void *msg, int len, unsigned int flags,
              struct sockaddr *to, int *tolen);
           int recvmsg(int s, const struct msghdr *msg, unsigned int flags);
    WYNIK: ilosc przeslanych bajtow lub -1 (blad)

• funkcja sys_sendto() kopiuje najpierw adres zdalnego gniazda do pamieci jadra,
• funkcje sys_recvfrom() i sys_recvmsg() kopiuja na koniec adres zdalnego gniazda do pamieci uzytkownika,
• funkcje sys_sendmsg() i sys_recvmsg() kopiuja najpierw naglowek wiadomosci oraz wektor I/O do pamieci jadra,
• pierwsze 4 wymienione funkcje tworza i wypelniaja struktury typu msghdr i iovec (brak wiadomosci kontrolnych, jeden bufor I/O; nazwa zdalnego gniazda lub jej brak - w zaleznosci od funkcji).

Funkcje sendmsg() i recvmsg() rodziny protokolow

Rodzina protokolow Unixa

algorytm: unix_recvmsg
wejscie i wyjscie: takie jak w deklaracji funkcji rodziny recvmsg()
{
	if (zadanie danych pilnych (OOB))
		zwroc blad EOPNOTSUPP;
	if (jest niezwrocony blad z poprzedniej operacji)
		zwroc go;
	if (zadanie danych kontrolnych (deskryptory plikow))
		skopiuj ich bufor przestrzeni jadra; /* patrz tez: Uwaga */
	zablokuj gniazdo przy pomocy semafora;
	while (jest jeszcze niezapelniony bufor pamieci) {
		przejdz do kolejnego bufora;
		while (biezacy bufor nie jest jeszcze w calosci zapelniony) {
			if (juz cos przeslano, a flaga MSG_PEEK ustawiona)
				goto wyjscie;
			if (spelniono juz cale zadanie odczytu)
				goto wyjscie;
			/* powyzszy warunek jest wg mnie absurdalny */
			zdejmij wiadomosc z kolejki otrzymanych;
			if (nie bylo czekajacej wiadomosci) {
				odblokuj gniazdo;
				if (gniazdo zamkniete dla czytania)
					zwroc to co dotad przeslano;
				if (juz cos przeslano)
					zwroc to co dotad przeslano;
				if (operacja nieblokujaca)
					zwroc blad EAGAIN;
				czekaj na dane;
				/* oznacza to spanie na kolejce sleep (jest ona
				 * w strukturze typu sock); zwolnienia dokonuje
				 * funkcja def_callback2(), wskazywana przez
				 * wskaznik data_ready, wywolywana przy zapisie
				 */
				if (obudzil nas sygnal)
					zwroc blad ERESTARTSYS;
				zablokuj gniazdo;
				continue;
			}
			if (uzytkownik potrzebuje nazwy zdalnego gniazda)
				skopiuj ja do naglowka wiadomosci;
			skopiuj do bufora uzytkownika wiadomosc (lub te jej czesc,
			   ktora potrzebowal) i zwieksz odpowiednie wskazniki;
			if (do wiadomosci sa dolaczone deskryptory plikow)
				skopiuj deskryptory do bufora lub zwolnij je, o ile
				   uzytkownik ich nie zadal;
			if (nie bylo flagi MSG_PEEK)
				obetnij przeczytany fragment wiadomosci;
			if (wiadomosc nie jest cala przeczytana) {
				zwroc ja do kolejki;
				continue;
			}
			zwolnij pamiec jadra zajeta przez wiadomosc;
			if (gniazdo datagramowe lub uzytkownik zadal danych kontr.)
				goto wyjscie;
		}
	}
wyjscie:
	odblokuj gniazdo;
	jesli byly zadane dane kontrolne, skopiuj je do przestrzeni uzytkownika;
	zwroc ilosc skopiowanych danych;
}

algorytm: unix_sendmsg
wejscie i wyjscie: takie jak w deklaracji funkcji rodziny sendmsg()
{
	if (jest niezwrocony blad z poprzedniej operacji)
		zwroc go;
	if (zadanie danych pilnych (OOB))
		zwroc blad EOPNOTSUPP;
	if (jakies flagi sa ustawione)
		zwroc blad EINVAL; /* w przyszlych wersjach to sie zmieni */
	if (gniazdo zamkniete dla pisania) {
		wyslij sygnal SIGPIPE;
		zwroc blad EPIPE;
	}
	if (podano zdalny adres, a to jest gniazdo strumieniowe)
		zwroc blad EISCONN lub EOPNOTSUPP;
	if (nie podano zdalnego adresu, a gniazdo nie jest polaczone)
		zwroc blad ENOTCONN;
	if (dolaczona wiadomosc kontrolna) {
		skopiuj ja do pamieci jadra;
		if (blednie zapodana)
			zwroc blad EINVAL;
		skopiuj desktyptory do nowej tablicy, zamieniajac je na wskazniki 
		   do plikow;
	}
	while (nie wyslano jeszcze wszystkiego) {
		if (wiadomosc do wyslania przekracza polowe rozmiaru bufora sndbuf) {
			if (gniazdo datagramowe)
				zwroc blad EMSGSIZE;
			ustaw rozmiar do wyslania jako polowe sndbuf;
		}
		zaalokuj pamiec na bufor - moze to byc wywolanie blokujace, jesli brakuje
		   w systemie pamieci (moze zwracac tez bledy: EPIPE, EAGAIN, ERESTARTSYS);
		ustaw rozmiar wiadomosci do wyslania na rozmiar otrzymanego bufora (w
		   przypadku gniazd strumieniowych moglismy otrzymac mniejszy bufor, niz
		   zadalismy)
		dolacz do wiadomosci przekazywane deskryptory plikow (jesli sa);
		skopiuj z buforow uzytkownika tresc wiadomosci;
		if (nie podano nazwy zdalnego gniazda) {
			if (gniazdo, z ktorym jestesmy polaczeni, jest w stanie usuwania) {
				if (gniazdo datagramowe) {
					rozlacz sie;
					zwroc blad ECONNRESET lub ilosc juz przeslanych
					   danych (jesli takie byly);
				}
				if (gniazdo strumieniowe)
					zwroc blad EPIPE i wyslij sygnal SIGPIPE lub zwroc
					   ilosc juz przeslanych danych;
			}
		} else
			if (gniazda zdalnego nie ma)
				zwroc blad ECONNREFUSED lub blad zwracany przez
				   open_namei() lub zwroc ilosc juz przeslanych danych;
		wstaw wiadomosc na koniec kolejki odbiorczej gniazda zdalnego;
		obudz procesy czekajace na tym gniezdzie, wywolujac jego funkcje
		   data_ready();
		uaktualnij ilosc juz przeslanych danych;
	}
	zwroc ilosc przeslanych danych;
}

Rodzina protokolow Internetu

• wyslanie do procesu sygnalu SIGPIPE, o ile probuje on pisac do gniazda zamknietego do zapisu,
• ewentualne wyjscie ze zwroceniem kodu bledu poprzedniej operacji (jesli byla ona wykonywana asynchronicznie),
• przypisanie adresu do gniazda, o ile nie byl on jeszcze przypisany (gniazdo otrzymuje adres maszyny INADDR_ANY i port wybrany przez system z puli wolnych portow),
• wywolanie funkcji protokolu.

Funkcje przesylania danych na poziomie protokolow sa dosc zlozone, zaleznie od konkretnego protokolu. Zawieraja w sobie zarowno logike protokolu (np. TCP - prawie 150 KB kodu), jak i kod wejscia/wyjscia na nizszym poziomie. Kod przesylania danych przez gniazda Unixa powinien wystarczyc do zrozumienia zagadnienia takze dla innych protokolow (oczywiscie bez tych aspektow, ktore sa specyficzne dla konkretnych protokolow), dlatego w tym punkcie jedynie wymienie protokoly Internetu wraz z krotkim opisem. Troche informacji na temat kodu protokolow IP, TCP i UDP mozna znalezc w temacie nr 8.

PACKET

RAW

UDP

TCP

Inne rodziny protokolow

Bibliografia

1. Kod zrodlowy jadra Linuxa (glownie pliki z katalogu net/)

2. W. Richard Stevens "Programowanie zastosowan sieciowych w systemie Unix", WNT, Warszawa 1995, 1996
3. Vic Metcalfe, Andrew Gierth i inni "Programming Unix Sockets in C - Frequently Asked Questions", http://www.auroraonline.com/sock-faq