\chapter{Socket TCP elementari}
\label{cha:elem_TCP_sock}
-In questo capitolo inizieremo ad approndire la conoscenza dei socket TCP,
+In questo capitolo iniziamo ad approndire la conoscenza dei socket TCP,
tratteremo qui dunque il funzionamento delle varie funzioni che si sono usate
-nei due esempi elementari forniti in precedenza (vedi \ref{sec:net_cli_sample}
-e \ref{sec:net_serv_sample}), previa una descrizione delle principali
-caratteristiche del funzionamento di una connessione TCP.
+nei due esempi elementari forniti in precedenza (vedi
+\secref{sec:net_cli_sample} e \secref{sec:net_serv_sample}), previa una
+descrizione delle principali caratteristiche del funzionamento di una
+connessione TCP.
-La seconda parte del capitolo sarà poi dedicata alla scrittura di una prima
-semplice applicazione client/server completa, che implementi il servizio
-standard \texttt{echo} su TCP.
+Infine riscriveremo il precedente esempio elementare di server
+\texttt{daytime} in una forma appena più evoluta (come server concorrente) e
+con alcune caratteristiche aggiuntive che mettano in luce quanto andremo ad
+illustrare.
\section{Il funzionamento di una connessione TCP}
\label{sec:TCPel_connession}
Prima di entrare nei dettagli delle funzioni usate nelle applicazioni che
utilizzano i socket TCP, è fondamentale spiegare alcune basi del funzionamento
-del TCP, la conoscenza del funzionamento del protocollo è infatti essenziale
+del TCP; la conoscenza del funzionamento del protocollo è infatti essenziale
per capire il modello di programmazione ed il funzionamento delle API.
-In particolare ci concentreremo sulle modalità con le quali il protocollo da
-inizio e conclude una connessione; faremo anche un breve accenno al
+In particolare ci concentreremo sulle modalità con le quali il protocollo dà
+inizio e conclude una connessione; faremo inoltre anche un breve accenno al
significato di alcuni dei vari stati che il protocollo assume durante la vita
di una connessione, che possono essere osservati per ciascun socket attivo con
l'uso del programma \texttt{netstat}.
Il processo che porta a creare una connessione TCP è chiamato \textit{three
way handushake}; la successione tipica degli eventi (la stessa che si
verifica utilizzando il codice dei due precedenti esempi elementari
-\ref{fig:net_cli_code} e \ref{fig:net_serv_code}) che porta alla creazione di
-una connessione è la seguente:
+\figref{fig:net_cli_code} e \figref{fig:net_serv_code}) che porta alla
+creazione di una connessione è la seguente:
-\begin{itemize}
+\begin{enumerate}
\item Il server deve essere preparato per accettare le connessioni in arrivo;
il procedimento si chiama \textsl{apertura passiva} del socket (in inglese
\textit{passive open}); questo viene fatto chiamando la sequenza di funzioni
\texttt{SYN}, \texttt{ACK}, \texttt{URG}, \texttt{FIN}, alcuni di essi,
come \texttt{SYN} (che sta per \textit{sincronize}) corrispondono a
funzioni particolari del protocollo e danno il nome al segmento, (per
- maggiori dettagli vedere \ref{cha:tcp_protocol})}, in sostanza viene
+ maggiori dettagli vedere \capref{cha:tcp_protocol})}, in sostanza viene
inviato al server un pacchetto IP che contiene solo gli header IP e TCP (con
il numero di sequenza iniziale e il flag \texttt{SYN}) e le opzioni di TCP.
\texttt{SYN} del server inviando un \texttt{ACK}. Alla ricezione di
quest'ultimo la funzione \texttt{accept} del server ritorna e la connessione
è stabilita.
-\end{itemize}
+\end{enumerate}
Il procedimento viene chiamato \textit{three way handshake} dato che per
realizzarlo devono essere scambiati tre segmenti. In \nfig\ si è
connesione corrente. È possibile leggere e scrivere questo valore attraverso
l'opzione del socket \texttt{TCP\_MAXSEG}.
-\item \textit{window scale option} come spiegato in \ref{cha:tcp_protocol} il
+\item \textit{window scale option} come spiegato in \capref{cha:tcp_protocol} il
protocollo TCP implementa il controllo di flusso attraverso una
\textsl{finestra annunciata} (\textit{advertized window}) con la quale
ciascun capo della comunicazione dichiara quanto spazio disponibile ha in
Mentre per creare una connessione occorre un interscambio di tre segmenti, la
procedura di chiusura ne richede quattro; ancora una volta si può fare
-riferimento al codice degli esempi \ref{fig:net_cli_code} e
-\ref{fig:net_serv_code}, in questo caso la successione degli eventi è la
+riferimento al codice degli esempi \figref{fig:net_cli_code} e
+\figref{fig:net_serv_code}, in questo caso la successione degli eventi è la
seguente:
\begin{enumerate}
\item Dopo un certo tempo anche il secondo processo chiamerà la funzione
\texttt{close} sul proprio socket, causando l'emissione di un altro segmento
FIN.
-
+
\item L'altro capo della connessione riceverà il FIN conclusivo e risponderà
con un ACK.
\end{enumerate}
La emissione del FIN avviene quando il socket viene chiuso, questo però non
avviene solo per la chiamata della funzione \texttt{close} (come in
-\ref{fig:net_serv_code}), ma anche alla terminazione di un processo (come in
-\ref{fig:net_cli_code}). Questo vuol dire ad esempio che se un processo viene
-terminato da un segnale tutte le connessioni aperte verranno chiuse.
+\figref{fig:net_serv_code}), ma anche alla terminazione di un processo (come
+in \figref{fig:net_cli_code}). Questo vuol dire ad esempio che se un processo
+viene terminato da un segnale tutte le connessioni aperte verranno chiuse.
Infine è da sottolineare che, benché nella figura (e nell'esempio che vedremo
-in \ref{sec:TCPel_echo_example}) sia il client ad eseguire la chiusura attiva,
-nella realtà questa può essere eseguita da uno qualunque dei due capi della
-comunicazione (come in fatto in precedenza da \ref{fig:net_serv_code}), e
-benché quello del client sia il caso più comune ci sono alcuni servizi, il
-principale dei quali è l'HTTP, per i quali è il server ad effettuare la
-chiusura attiva.
+in \secref{sec:TCPel_echo_example}) sia il client ad eseguire la chiusura
+attiva, nella realtà questa può essere eseguita da uno qualunque dei due capi
+della comunicazione (come in fatto in precedenza da
+\figref{fig:net_serv_code}), e benché quello del client sia il caso più comune
+ci sono alcuni servizi, il principale dei quali è l'HTTP, per i quali è il
+server ad effettuare la chiusura attiva.
\subsection{Un esempio di connessione}
\label{sec:TCPel_conn_dia}
Una descrizione completa del funzionamento del protocollo va al di là degli
obiettivi di questo libro; un approfondimento sugli aspetti principali si
-trova in \ref{cha:tcp_protocol}, ma per una trattazione esauriente il miglior
+trova in \capref{cha:tcp_protocol}, ma per una trattazione esauriente il miglior
riferimento resta (FIXME citare lo Stevens); qui ci limiteremo a descrivere
brevemente un semplice esempio di connessione e le transizioni che avvengono
nei due casi appena citati (creazione e terminazione della connessione).
-In assenza di connessione lo stato del TCP è \textsl{CLOSED}; quando una
+In assenza di connessione lo stato del TCP è \texttt{CLOSED}; quando una
applicazione esegue una apertura attiva il TCP emette un SYN e lo stato
-diventa \textsl{SYN\_SENT}; quando il TCP riceve la risposta del SYN$+$ACK
-emette un ACK e passa allo stato \textsl{ESTABLISHED}; questo è lo stato
+diventa \texttt{SYN\_SENT}; quando il TCP riceve la risposta del SYN$+$ACK
+emette un ACK e passa allo stato \texttt{ESTABLISHED}; questo è lo stato
finale in cui avviene la gran parte del trasferimento dei dati.
Dal lato server in genere invece il passaggio che si opera con l'apertura
-passiva è quello di portare il socket dallo stato \textsl{CLOSED} allo
-stato \textsl{LISTEN} in cui vengono accettate le connessioni.
+passiva è quello di portare il socket dallo stato \texttt{CLOSED} allo
+stato \texttt{LISTEN} in cui vengono accettate le connessioni.
-Dallo stato \textsl{ESTABLISHED} si può uscire in due modi; se un'applicazione
+Dallo stato \texttt{ESTABLISHED} si può uscire in due modi; se un'applicazione
chiama la \texttt{close} prima di aver ricevuto un end of file (chiusura
-attiva) la transizione è verso lo stato \textsl{FIN\_WAIT\_1}; se invece
-l'applicazione riceve un FIN nello stato \textsl{ESTABLISHED} (chiusura
-passiva) la transizione è verso lo stato \textsl{CLOSE\_WAIT}.
+attiva) la transizione è verso lo stato \texttt{FIN\_WAIT\_1}; se invece
+l'applicazione riceve un FIN nello stato \texttt{ESTABLISHED} (chiusura
+passiva) la transizione è verso lo stato \texttt{CLOSE\_WAIT}.
In \nfig\ è riportato lo schema dello scambio dei pacchetti che avviene per
una un esempio di connessione, insieme ai vari stati che il protocollo viene
risposta.
Infine si ha lo scambio dei quattro segmenti che terminano la connessione
-secondo quanto visto in \ref{sec:TCPel_conn_term}; si noti che il capo della
+secondo quanto visto in \secref{sec:TCPel_conn_term}; si noti che il capo della
connessione che esegue la chiusura attiva entra nello stato
-\textsl{TIME\_WAIT} su cui torneremo fra poco.
+\texttt{TIME\_WAIT} su cui torneremo fra poco.
È da notare come per effettuare uno scambio di due pacchetti (uno di richiesta
e uno di risposta) il TCP necessiti di ulteriori otto segmenti, se invece si
sulla rete; questo tempo è limitato perché ogni pacchetto IP può essere
ritrasmesso dai router un numero massimo di volte (detto \textit{hop limit}).
Il numero di ritrasmissioni consentito è indicato dal campo TTL dell'header di
-IP (per maggiori dettagli vedi \ref{sec:appA_xxx}), e viene decrementato ad
+IP (per maggiori dettagli vedi \secref{sec:appA_xxx}), e viene decrementato ad
ogni passaggio da un router; quando si annulla il pacchetto viene scartato.
Siccome il numero è ad 8 bit il numero massimo di ``salti'' è di 255, pertanto
anche se il TTL (da \textit{time to live}) non è propriamente un limite sul
Ogni implementazione del TCP deve scegliere un valore per la MSL (l'RFC1122
raccomanda 2 minuti, linux usa 30 secondi), questo comporta una durata dello
-stato \textsl{TIME\_WAIT} che a seconda delle implementazioni può variare fra
+stato \texttt{TIME\_WAIT} che a seconda delle implementazioni può variare fra
1 a 4 minuti.
Lo stato \texttt{TIME\_WAIT} viene utilizzato dal protocollo per due motivi
principali:
-\begin{itemize}
+\begin{enumerate}
\item implementare in maniera affidabile la terminazione della connessione
in entrambe le direzioni.
\item consentire l'eliminazione dei segmenti duplicati dalla rete.
-\end{itemize}
+\end{enumerate}
Il punto è che entrambe le ragioni sono importanti, anche se spesso si fa
riferimento solo alla prima; ma è solo se si tiene conto della seconda che si
usare sia UDP che TCP, e ci devono poter essere più connessioni in
contemporanea. Per poter tenere distinte le diverse connessioni entrambi i
protocolli usano i \textsl{numeri di porta}, che fanno parte, come si può
-vedere in \ref{sec:sock_sa_ipv4} e \ref{sec:sock_sa_ipv6} pure delle strutture
+vedere in \secref{sec:sock_sa_ipv4} e \secref{sec:sock_sa_ipv6} pure delle strutture
degli indirizzi del socket.
Quando un client contatta un server deve poter identificare con quale dei vari
Per capire meglio l'uso delle porte e come vengono utilizzate quando si ha a
che fare con un'applicazione client/server (come quella che scriveremo in
-\ref{sec:TCPel_echo_example}) esaminaremo cosa accade con le connessioni nel
+\secref{sec:TCPel_echo_example}) esaminaremo cosa accade con le connessioni nel
caso di un server TCP che deve gestire connessioni multiple.
Se esguiamo un \texttt{netstat} su una macchina di prova (che supponiamo avere
In questa sezione descriveremo in dettaglio le varie funzioni necessarie per
l'uso dei socket TCP già citate in precedenza (e utilizzate nei due esempi
-\ref{sec:net_cli_sample} e \ref{sec:net_serv_sample}) con l'eccezione della
-funzione \texttt{socket} che è già stata esaminata in dettaglio in
-\ref{sec:sock_socket}.
+\secref{sec:net_cli_sample} e \secref{sec:net_serv_sample}) con l'eccezione
+della funzione \texttt{socket} che è già stata esaminata in dettaglio in
+\secref{sec:sock_socket}.
In \nfig\ abbiamo un tipico schema di funzionamento di un'applicazione
client-server che usa i socket TCP: prima il server viene avviato ed in
seguito il client si connette, in questo caso, a differenza di quanto accadeva
-con gli esempi elementari del Cap.~\ref{cha:network} si assume che sia il
+con gli esempi elementari del Cap.~\capref{cha:network} si assume che sia il
client ad effettuare delle richieste a cui il server risponde, il client
notifica poi di avere concluso inviando un end-of-file a cui il server
risponderà anche lui chiudendo la connessione per aspettarne una nuova.
\end{figure}
Useremo questo schema per l'esempio di implementazione del servizio
-\texttt{echo} che illustreremo in \ref{sec:TCPel_echo_example}.
+\texttt{echo} che illustreremo in \secref{sec:TCPel_echo_example}.
\subsection{La funzione \texttt{bind}}
server per specificare la porta (e gli eventuali indirizzi locali) su cui poi
ci si porrà in ascolto.
-Il prototipo della funzione, definito in \texttt{sys/socket.h}, è il seguente:
+Il prototipo della funzione è il seguente:
-\begin{itemize}
-\item \texttt{int bind(int sockfd, const struct sockaddr *serv\_addr,
- socklen\_t addrlen) }
+\begin{prototype}{sys/socket.h}
+{int bind(int sockfd, const struct sockaddr *serv\_addr, socklen\_t addrlen)}
Il primo argomento è un file descriptor ottenuto da una precedente chiamata
a \texttt{socket}, mentre il secondo e terzo argomento sono rispettivamente
l'indirizzo (locale) del socket e la dimensione della struttura che lo
- contiene, secondo quanto già trattato in \ref{sec:sock_sockaddr}.
+ contiene, secondo quanto già trattato in \secref{sec:sock_sockaddr}.
La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un errore, in caso
di errore. La variabile \texttt{errno} viene settata secondo i seguenti
codici di errore:
- \begin{itemize}
+ \begin{errlist}
\item \texttt{EBADF} Il file descriptor non è valido.
\item \texttt{EINVAL} Il socket ha già un indirizzo assegnato.
\item \texttt{ENOTSOCK} Il file descriptor non è associato ad un socket.
\item \texttt{EACCESS} Si è cercato di usare un indirizzo riservato senza
essere root.
- \end{itemize}
-
-\end{itemize}
+ \end{errlist}
+\end{prototype}
Con il TCP la chiamata \texttt{bind} permette di specificare l'indirizzo, la
porta, entrambi o nessuno dei due. In genere i server utilizzano una porta
Per specificare un indirizzo generico con IPv4 si usa il valore
\texttt{INADDR\_ANY}, il cui valore, come visto anche negli esempi precedenti
-è pari a zero, nell'esempio \ref{fig:net_serv_sample} si è usata
+è pari a zero, nell'esempio \figref{fig:net_serv_sample} si è usata
un'assegnazione immediata del tipo:
\begin{verbatim}
serv_add.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /* connect from anywhere */
\label{sec:TCPel_func_connect}
La funzione \texttt{connect} è usata da un client TCP per stabilire la
-connessione con un server TCP, il prototipo della funzione, definito in
-\texttt{sys/socket.h}, è il seguente:
+connessione con un server TCP, il prototipo della funzione è il seguente:
-\begin{itemize}
-\item \texttt{int connect(int sockfd, const struct sockaddr *serv\_addr,
- socklen\_t addrlen) }
+\begin{prototype}{sys/socket.h}
+{int connect(int sockfd, const struct sockaddr *servaddr, socklen\_t addrlen)}
Il primo argomento è un file descriptor ottenuto da una precedente chiamata
a \texttt{socket}, mentre il secondo e terzo argomento sono rispettivamente
l'indirizzo e la dimensione della struttura che contiene l'indirizzo del
- socket, già descritta in \ref{sec:sock_sockaddr}.
+ socket, già descritta in \secref{sec:sock_sockaddr}.
La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un errore, in caso
di errore. La variabile \texttt{errno} viene settata secondo i seguenti
codici di errore:
- \begin{itemize}
+ \begin{errlist}
\item \texttt{EBADF} Il file descriptor non è valido.
\item \texttt{EFAULT} L'indirizzo della struttura di indirizzi è al di fuori
dello spazio di indirizzi dell'utente.
\item \texttt{EACCESS, EPERM} Si è tentato di eseguire una connessione ad un
indirizzo broacast senza che il socket fosse stato abilitato per il
broadcast.
- \end{itemize}
-\end{itemize}
+ \end{errlist}
+\end{prototype}
La struttura dell'indirizzo deve essere inizializzata con l'indirizzo IP e il
numero di porta del server a cui ci si vuole connettere, come mostrato
-nell'esempio \ref{sec:net_cli_sample} usando le funzioni illustrate in
-\ref{sec:sock_addr_func}.
+nell'esempio \secref{sec:net_cli_sample} usando le funzioni illustrate in
+\secref{sec:sock_addr_func}.
Nel caso di socket TCP la funzione \texttt{connect} avvia il three way
handshake, e ritorna solo quando la connessione è stabilita o si è verificato
\end{enumerate}
Se si fa riferimento al diagramma degli stati del TCP riportato in
-\ref{fig:appB:tcp_state_diag} la funzione \texttt{connect} porta un socket
+\figref{fig:appB:tcp_state_diag} la funzione \texttt{connect} porta un socket
dallo stato \texttt{CLOSED} (lo stato iniziale in cui si trova un socket
appena creato) prima allo stato \texttt{SYN\_SENT} e poi, al ricevimento del
ACK, nello stato \texttt{ESTABLISHED}. Se invece la connessione fallisce il
La funzione \texttt{listen} è usata per usare un socket in modalità passiva,
cioè, come dice il nome, per metterlo in ascolto di eventuali connessioni; in
sostanza l'effetto della funzione è di portare il socket dallo stato
-\texttt{CLOSED} a quello \texttt{LISTEN}.
-
-\begin{prototype}{int listen(int sockfd, int backlog)}
+\texttt{CLOSED} a quello \texttt{LISTEN}. In genere si chiama la funzione in
+un server dopo le chiamate a \texttt{socket} e \texttt{bind} e prima della
+chiamata ad \texttt{accept}. Il prototipo della funzione come definito dalla
+man page è:
+
+\begin{prototype}{sys/socket.h}{int listen(int sockfd, int backlog)}
+ La funzione pone il socket specificato da \texttt{sockfd} in modalità
+ passiva e predispone una coda per le connessioni in arrivo di lunghezza pari
+ a \texttt{backlog}. La funzione si può applicare solo a socket di tipo
+ \texttt{SOCK\_STREAM} o \texttt{SOCK\_SEQPACKET}.
+
+ La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di errore. I
+ codici di errore restituiti in \texttt{errno} sono i seguenti:
\begin{errlist}
\item \texttt{EBADF} L'argomento \texttt{sockfd} non è un file descriptor
valido.
\item \texttt{ENOTSOCK} L'argomento \texttt{sockfd} non è un socket.
- \item \texttt{EOPNOTSUPP} The socket is not of a type that supports the lis
- ten operation.
+ \item \texttt{EOPNOTSUPP} Il socket è di un tipo che non supporta questa
+ operazione.
\end{errlist}
\end{prototype}
+Il parametro \texttt{backlog} indica il numero massimo di connessioni pendenti
+accettate; se esso viene ecceduto il client riceverà una errore di tipo
+\texttt{ECONNREFUSED}, o se il protocollo, come nel caso del TCP, supporta la
+ritrasmissione, la richiesta sarà ignorata in modo che la connessione possa
+essere ritentata.
+
+Per capire meglio il significato di tutto ciò occorre approfondire la modalità
+con cui il kernel tratta le connessioni in arrivo. Per ogni socket in ascolto
+infatti vengono mantenute due code:
+\begin{enumerate}
+\item Una coda delle connessioni incomplete (\textit{incomplete connection
+ queue} che contiene una entrata per ciascun SYN arrivato per il quale si
+ sta attendendo la conclusione del three-way handshake. Questi socket sono
+ tutti nello stato \texttt{SYN\_RECV}.
+\item Una coda delle connessioni complete (\textit{complete connection queue}
+ che contiene una entrata per ciascuna connessione per le quali il three-way
+ handshake è stato completato ma ancora \texttt{accept} non è ritornata.
+\end{enumerate}
+
+Lo schema di funzionamento è descritto in \nfig, quando arriva un SYN da un
+client il server crea una nuova entrata nella coda delle connessioni
+incomplete, e poi risponde con il SYN$+$ACK. La entrata resterà nella coda
+delle connessioni incomplete fino al ricevimento dell'ACK dal client o fino ad
+un timeout. Nel caso di completamento del three-way handshake l'entrata viene
+sostata nella coda delle connessioni complete. Quando il processo chiama la
+funzione \texttt{accept} (vedi \secref{sec:TCPel_func_accept}) la prima
+entrata nella coda delle connessioni complete è passata al programma, o, se la
+coda è vuota, il processo viene posto in attesa e risvegliato all'arrivo della
+prima connessione completa.
+
+Storicamente il valore del parametro \texttt{backlog} era corrispondente al
+massimo valore della somma del numero di entrate possibili per ciascuna di
+dette code. Stevens riporta che BSD ha sempre applicato un fattore di 1.5 al
+valore, e provvede una tabella con i risultati ottenuti con vari kernel,
+compreso linux 2.0, che mostrano le differenze fra diverse implementazioni.
+
+Ma in linux il significato di questo valore è cambiato a partire dal kernel
+2.2 per prevenire l'attacco chiamato \texttt{syn flood}. Questo si basa
+sull'emissione da parte dell'attaccante di un grande numero di pacchetti SYN
+indirizzati verso una porta forgiati con indirizzo IP fasullo \footnote{con la
+ tecnica che viene detta \textit{ip spoofing}} così che i SYN$+$ACK vanno
+perduti la coda delle connessioni incomplete viene saturata, impedendo di
+fatto le connessioni.
+
+Per ovviare a questo il significato del \texttt{backlog} è stato cambiato a
+significare la lunghezza della coda delle connessioni complete. La lunghezza
+della coda delle connessioni incomplete può essere ancora controllata usando
+la \texttt{sysctl} o scrivendola direttamente in
+\texttt{/proc/sys/net/ipv4/tcp\_max\_syn\_backlog}. Quando si attiva la
+protezione dei syncookies però (con l'opzione da compilare nel kernel e da
+attivare usando \texttt{/proc/sys/net/ipv4/tcp\_syncookies}) questo valore
+viene ignorato e non esiste più un valore massimo. In ogni caso in linux il
+valore di \texttt{backlog} viene troncato ad un massimo di \texttt{SOMAXCONN}
+se è superiore a detta constante (che di default vale 128).
+
+La scelta storica per il valore di questo parametro è di 5, e alcuni vecchi
+kernel non supportavano neanche valori superiori, ma la situazione corrente è
+molto cambiata dagli anni '80 e con server web che possono sopportare diversi
+milioni di connessioni al giorno un tale valore non è più adeguato. Non esiste
+comunque una risposta univoca per la scelta del valore, per questo non
+conviene specificare questo valore con una costante (il cui cambiamento
+richiederebbe la ricompilazione del server) ma usare piuttosto una variabile
+di ambiente (vedi \secref{sec:xxx_env_var}). Lo Stevens tratta accuratamente
+questo argomento, con esempi presi da casi reali su web server, ed in
+particolare evidenzia come non sia più vero che il compito principale della
+coda sia quello di gestire il caso in cui il server è occupato fra chiamate
+successive alla \texttt{accept} (per cui la coda più occupata sarebbe quella
+delle connessioni compeltate), ma piuttosto quello di gestire la presenza di
+un gran numero di SYN in attesa di completare il three-way handshake.
+
+Come accennato nel caso del TCP se un SYN arriva con tutte le code piene, il
+pacchetto sarà ignorato. Questo viene fatto perché la condizione delle code
+piene è transitoria, e se il client ristrasmette il SYN è probabile che
+passato un po' di tempo possa trovare lo spazio per una nuova connessione. Se
+invece si rispondesse con un RST la \texttt{connect} del client ritornerebbe
+con una condizione di errore, mentre questo è il tipico caso in cui è si può
+lasciare la gestione della connessione alla ritrasmissione prevista dal
+protocollo TCP.
+
\subsection{La funzione \texttt{accept}}
\label{sec:TCPel_func_accept}
+La funzione \texttt{accept} è chiamata da un server TCP per gestire la
+connessione una volta che sia stato completato il three way handshake, la
+funzione restituisce un nuovo socket descriptor su cui si potrà operare per
+effettuare la comunicazione. Se non ci sono connessioni completate il processo
+viene messo in attesa. Il prototipo della funzione è il seguente:
+
+\begin{prototype}{sys/socket.h}
+{int listen(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen\_t *addrlen)}
+ La funzione estrae la prima connessione relativa al socket \texttt{sockfd}
+ in attesa sulla coda delle connessioni complete, che associa ad nuovo socket
+ con le stesse caratteristiche di \texttt{sockfd} (restituito dalla funzione
+ stessa). Il socket originale non viene toccato. Nella struttura
+ \texttt{addr} e nella variabile \texttt{addrlen} vengono restituiti
+ indirizzo e relativa lunghezza del client che si è connesso.
+
+ La funzione restituisce un numero di socket descriptor positivo in caso di
+ successo e -1 in caso di errore, nel qual caso la variabile \texttt{errno}
+ viene settata ai seguenti valori:
+
+ \begin{errlist}
+ \item \texttt{EBADF} L'argomento \texttt{sockfd} non è un file descriptor
+ valido.
+ \item \texttt{ENOTSOCK} L'argomento \texttt{sockfd} non è un socket.
+ \item \texttt{EOPNOTSUPP} Il socket è di un tipo che non supporta questa
+ operazione.
+ \item \texttt{EAGAIN} or \item \texttt{EWOULDBLOCK} Il socket è stato
+ settato come non bloccante, e non ci sono connessioni in attesa di essere
+ accettate.
+ \item \texttt{EFAULT} The addr parameter is not in a writable part of the
+ user address space.
+ \item \texttt{EPERM} Firewall rules forbid connection.
+
+ \item \texttt{ENOBUFS, ENOMEM} Not enough free memory. This often means
+ that the memory allocation is limited by the socket buffer limits, not by
+ the system memory.
+
+ Inoltre possono essere restituiti gli errori di rete relativi al nuovo
+ socket come: \texttt{EMFILE}, \texttt{EINVAL}, \texttt{ENOSR},
+ \texttt{ENOBUFS}, \texttt{EPERM}, \texttt{ECONNABORTED},
+ \texttt{ESOCKTNOSUPPORT}, \texttt{EPROTONOSUPPORT}, \texttt{ETIMEDOUT},
+ \texttt{ERESTARTSYS}.
+
+ \end{errlist}
+\end{prototype}
+
+La funzione può essere usata solo con socket che supportino la connessione
+(cioè di tipo \texttt{SOCK\_STREAM}, \texttt{SOCK\_SEQPACKET} o
+\texttt{SOCK\_RDM}). Per alcuni protocolli che richiedono una conferma
+esplicita della connessione, (attualmenente in linux solo DECnet ha questo
+comportamento), la funzione opera solo l'estrazione dalla coda delle
+connessioni, la conferma della connessione viene fatta implicitamente dalla
+prima chiamata ad una \texttt{read} o una \texttt{write} mentre il rifiuto
+della connessione viene fatta con la funzione \texttt{close}.
+
+E da chiarire che linux presenta un comportamento diverso nella gestione degli
+errori rispetto ad altre implementazioni dei socket BSD, infatti la funzione
+\texttt{accept} passa gli errori di rete pendenti sul nuovo socket come codici
+di errore per \texttt{accept}. Inoltre la funzione non fa ereditare ai nuovi
+socket flag come \texttt{O\_NONBLOCK}, che devono essere rispecificati volta
+volta, questo è un comportamento diverso rispetto a quanto accade con BSD e
+deve essere tenuto in conto per scrivere programmi portabili.
+
+I due parametri \texttt{cliaddr} e \texttt{addrlen} (si noti che quest'ultimo
+è passato per indirizzo per avere indietro il valore) sono usati per ottenere
+l'indirizzo del client da cui proviene la connessione. Prima della chiamata
+\texttt{addrlen} deve essere inizializzato alle dimensioni della struttura il
+cui indirizzo è passato come parametro in \texttt{cliaddr}, al ritorno della
+funzione \texttt{addrlen} conterrà il numero di bytes scritti dentro
+\texttt{cliaddr}. Se questa informazione non interessa basterà inizializzare a
+\texttt{NULL} detti puntatori.
+
+Se la funzione ha successo restituisce il descrittore di un nuovo socket
+creato dal kernel (detto \textit{connected socket}) a cui viene associata la
+prima connessione completa (estratta dalla relativa coda, vedi
+\secref{sec:TCPel_func_listen}) che il client TCP ha effettuato verso il
+socket \texttt{sockfd}. Quest'ultimo (detto \textit{listening socket}) è
+quello creato all'inizio e messo in ascolto con \texttt{listen}, e non viene
+toccato dalla funzione.
+
+Se non ci sono connessioni pendenti da accettare la funzione mette in attesa
+il processo\footnote{a meno che non si sia settato il socket per essere
+ non-bloccante, nel qual caso ritorna con l'errore \texttt{EAGAIN},
+ torneremo su questa modalità di operazione in \secref{sec:xxx_sock_noblock}}
+fintanto che non ne arriva una.
+
+Questo meccanismo è essenziale per capire il funzionamento di un server, in
+generale infatti c'è sempre un solo socket in ascolto, che resta per tutto il
+tempo nello stato \texttt{LISTEN}, mentre le connessioni vengono gestite dai
+nuovi socket ritornati da \texttt{accept} che sono posti automaticamente nello
+stato \texttt{ESTABLISHED} e utilizzati fino alla chiusura della connessione
+che avviene su di essi. Si può riconoscere questo schema anche nell'esempio
+elementare in \figref{fig:net_serv_code} dove per ogni connessione il socket
+creato da \texttt{accept} viene chiuso dopo l'invio dei dati.
+
+
+\section{Un server concorrente su TCP}
+\label{sec:TCPel_cunc_serv}
+
+Il server \texttt{daytime} dell'esempio in \secref{sec:net_cli_sample} è un
+tipico esempio di server iterativo, in cui viene servita una richiesta alla
+volta; in generale però, specie se il servizio è più complesso e comporta uno
+scambio di dati più sostanzioso di quello in questione, non è opportuno
+bloccare un server nel servizio di un client per volta; per questo si ricorre
+alle capacità di multitasking del sistema.
+
+Il modo più immediato per creare un server concorrente è allora quello di
+usare la funzione \texttt{fork} per far creare al server per ogni richiesta da
+parte di un client un processo figlio che si incarichi della gestione della
+comunicazione.
+
+Per illustrare questo meccanismo abbiamo allora riscritto il server
+\texttt{daytime} in forma concorrente, inserendo anche una opzione per la
+stampa degli indirizzi delle connessioni ricevute.
+
+In \nfig\ è mostrato un estratto del codice, in cui si sono tralasciate il
+trattamento delle opzioni e le parti rimaste invariate rispetto al precedente
+esempio. Al solito il sorgente completo del server
+\texttt{ElemDaytimeTCPCuncServ.c} è allegato nella directory dei sorgenti.
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \footnotesize
+ \begin{lstlisting}{}
+#include <sys/types.h> /* predefined types */
+#include <unistd.h> /* include unix standard library */
+#include <arpa/inet.h> /* IP addresses conversion utiliites */
+#include <sys/socket.h> /* socket library */
+#include <stdio.h> /* include standard I/O library */
+#include <time.h>
+
+int main(int argc, char *argv[])
+{
+ int list_fd, conn_fd;
+ int i;
+ struct sockaddr_in serv_add, client;
+ char buffer[MAXLINE];
+ socklen_t len;
+ time_t timeval;
+ pid_t pid;
+ int logging=0;
+ ...
+ /* write daytime to client */
+ while (1) {
+ if ( (conn_fd = accept(list_fd, (struct sockaddr *)&client, &len))
+ <0 ) {
+ perror("accept error");
+ exit(-1);
+ }
+ /* fork to handle connection */
+ if ( (pid = fork()) < 0 ){
+ perror("fork error");
+ exit(-1);
+ }
+ if (pid == 0) { /* child */
+ close(list_fd);
+ timeval = time(NULL);
+ snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%.24s\r\n", ctime(&timeval));
+ if ( (write(conn_fd, buffer, strlen(buffer))) < 0 ) {
+ perror("write error");
+ exit(-1);
+ }
+ if (logging) {
+ inet_ntop(AF_INET, &client.sin_addr, buffer, sizeof(buffer));
+ printf("Request from host %s, port %d\n", buffer,
+ ntohs(client.sin_port));
+ }
+ close(conn_fd);
+ exit(0);
+ } else { /* parent */
+ close(conn_fd);
+ }
+ }
+ /* normal exit, never reached */
+ exit(0);
+}
+ \end{lstlisting}
+ \caption{Esempio di codice di un server concorrente elementare per il
+ servizio daytime.}
+ \label{fig:net_cli_code}
+\end{figure}
+
+Come si può vedere (\texttt{\small 21--25}) alla funzione \texttt{accept}
-\section{Una semplice implementazione del servizio \texttt{echo} su TCP}
-\label{sec:TCPel_echo_example}
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