Versione finale del client ECHO su TCP, con esempio di uso della funzione
[gapil.git] / tcpsockadv.tex
index e77e432..d22c6aa 100644 (file)
@@ -182,7 +182,9 @@ Riprendiamo allora il codice del client, modificandolo per l'uso di
 di \figref{fig:TCP_ClientEcho_second}, dato che tutto il resto, che riguarda
 le modalità in cui viene stabilita la connessione con il server, resta
 assolutamente identico. La nostra nuova versione di \func{ClientEcho}, la
-terza della serie, è riportata in \figref{fig:TCP_ClientEcho_third}.
+terza della serie, è riportata in \figref{fig:TCP_ClientEcho_third}, il codice
+completo si trova nel file \file{TCP\_echo\_third.c} dei sorgenti allegati alla
+guida.
 
 In questo caso la funzione comincia (\texttt{\small 8--9}) con l'azzeramento
 del file descriptor set \var{fset} e l'impostazione del valore \var{maxfd}, da
@@ -299,8 +301,6 @@ del client sar
 \func{select} per la ricezione di un errore di \errcode{ECONNRESET}.
 
 
-
-
 \subsection{La funzione \func{shutdown}}
 \label{sec:TCP_shutdown}
 
@@ -322,7 +322,180 @@ Questa 
 Il problema che si pone è che se la chiusura del socket è effettuata con la
 funzione \func{close}, come spiegato in \secref{sec:TCP_func_close}, si perde
 ogni possibilità di poter rileggere quanto l'altro capo può continuare a
-scrivere. Per poter permettere allora 
+scrivere. Per poter permettere allora di segnalare che si è concluso con la
+scrittura, continuando al contempo a leggere quanto può provenire dall'altro
+capo del socket si può allora usare la funzione \funcd{shutdown}, il cui
+prototipo è:
+\begin{prototype}{sys/socket.h}
+{int shutdown(int sockfd, int how)}
+
+Chiude un lato della connessione fra due socket.
+  
+  \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
+    errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
+  \begin{errlist}
+  \item[\errcode{ENOTSOCK}] il file descriptor non corrisponde a un socket.
+  \item[\errcode{ENOTCONN}] il socket non è connesso.
+  \end{errlist}
+  ed inoltre \errval{EBADF}.}
+\end{prototype}
+
+La funzione prende come primo argomento il socket \param{sockfd} su cui si
+vuole operare e come secondo argomento un valore intero \param{how} che indica
+la modalità di chiusura del socket, quest'ultima può prendere soltanto tre
+valori: 
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.2cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
+\item[\macro{SHUT\_RD}] chiude il lato in lettura del socket, non sarà più
+  possibile leggere dati da esso, tutti gli eventuali dati trasmessi
+  dall'altro capo del socket saranno automaticamente scartati dal kernel, che,
+  in caso di socket TCP, provvederà comunque ad inviare i relativi segmenti di
+  ACK.
+\item[\macro{SHUT\_WR}] chiude il lato in scrittura del socket, non sarà più
+  possibile scrivere dati su di esso. Nel caso di socket TCP la chiamata causa
+  l'emissione di un segmento FIN, secondo la procedura chiamata
+  \textit{half-close}. Tutti i dati presenti nel buffer di scrittura prima
+  della chiamata saranno inviati, seguiti dalla sequenza di chiusura
+  illustrata in \secref{sec:TCP_conn_term}.
+\item[\macro{SHUT\_RDWR}] chiude sia il lato in lettura che quello in
+  scrittura del socket. È equivalente alla chiamata in sequenza con
+  \macro{SHUT\_RD} e \macro{SHUT\_WR}.
+\end{basedescript}
+
+Ci si può chiedere quale sia l'utilità di avere introdotto \macro{SHUT\_RDWR}
+quando questa sembra rendere \funcd{shutdown} del tutto equivalente ad una
+\func{close}. In realtà non è così, esiste infatti un'altra differenza con
+\func{close}, più sottile. Finora infatti non ci siamo presi la briga di
+sottolineare in maniera esplicita che come per i file e le fifo, anche per i
+socket possono esserci più riferimenti contemporanei ad uno stesso socket. Per
+cui si avrebbe potuto avere l'impressione che sia una corrispondenza univoca
+fra un socket ed il file descriptor con cui vi si accede. Questo non è
+assolutamente vero, (e lo abbiamo già visto nel codice del server di
+\figref{fig:TCP_echo_server_first_code}), ed è invece assolutamente normale
+che, come per gli altri oggetti, ci possano essere più file descriptor che
+fanno riferimento allo stesso socket.
+
+Allora se avviene uno di questi casi quello che succederà è che la chiamata a
+\func{close} darà effettivamente avvio alla sequenza di chiusura di un socket
+soltanto quando il numero di riferimenti a quest'ultimo diventerà nullo.
+Fintanto che ci sono file descriptor che fanno riferimento ad un socket
+\func{close} si limiterà a deallocare nel processo corrente il file descriptor
+utilizzato, ma il socket resterà pienamente accessibile attraverso gli altri
+riferimenti.Se torniamo all'esempio di \figref{fig:TCP_echo_server_first_code}
+abbiamo infatti che le due \func{close} (sul socket connesso nel padre e sul
+socket in ascolto nel figlio), restando comunque altri riferimenti attivi (al
+socket connesso nel figlio e a quello in ascolto nel padre) non effettuano
+nessuna chiusura effettiva.  
+
+Questo non avviene affatto se si usa \func{shutdown} al posto di \func{close},
+in questo caso infatti la chiusura del socket viene effettuata immediatamente,
+indipendentemente dalla presenza di altri riferimenti attivi, e pertanto sarà
+ovviamente efficace anche per tutti gli altri file descriptor con cui si fa
+riferimento allo stesso socket.
+
+Il caso più comune di uso di \func{shutdown} è comunque quello della chiusura
+del lato in scrittura, per segnalare all'altro capo della connessione che si è
+concluso l'invio dei dati, restando comunque in grado di ricevere quanto
+ancora questi potrà inviarci. Questo è ad esempio l'uso che ci serve per
+rendere finalmente completo il nostro esempio sul servizio echo. Il nostro
+client infatti presenta ancora un problema, che nell'uso che finora ne abbiamo
+fatto non è emerso, ma che ci aspetta dietro l'angolo non appena usciamo
+dall'uso interattivo e proviamo ad eseguirlo redirigendo standard input e
+standard output. Così se eseguiamo:
+\begin{verbatim}
+[piccardi@gont sources]$ ./echo 192.168.1.1 < ../fileadv.tex  > copia
+\end{verbatim}%$
+vedremo che il file \texttt{copia} risulta mancare della parte finale.
+
+Per capire cosa avviene in questo caso occorre tenere presente come avviene la
+comunicazione via rete; quando redirigiamo lo standard input il nostro client
+inizierà a leggere il contenuto del file \texttt{../fileadv.tex} a blocchi di
+dimensione massima pari a \texttt{MAXLINE} per poi scriverlo, alla massima
+velocità consentitagli dalla rete, sul socket. Dato che la connessione è con
+una macchina remota occorre un certo tempo perché i pacchetti vi arrivino,
+vengano processati, e poi tornino indietro. Considerando trascurabile il tempo
+di processo, questo tempo, detto RTT (da \textit{Round Trip Time} può essere
+stimato con l'uso del comando \cmd{ping}. Ma mantre il pacchetti sono in
+transito sulla rete il client continua a leggere e a scrivere fintanto che il
+file in ingresso finisce. 
+
+A questo punto, se torniamo al codice mostrato in
+\figref{fig:TCP_ClientEcho_third}, notiamo che non appena viene ricevuto un
+end-of-file in ingresso il nostro client termina. Nel caso interattivo, in cui
+si inviavano brevi stringe una alla volta, c'era sempre il tempo di eseguire
+la lettura completa di quanto il server rimandava indietro. In questo caso
+però quando il client termina, essendo la comunicazione a piena velocità, ci
+saranno ancora pacchetti in transito sulla rete, ma siccome il client esce
+immediatamente dopo la fine del file in ingresso, questi non faranno a tempo a
+completare il percorso e verranno persi.
+
+Per evitare questo tipo di problema occorre, invece di uscire, usare
+\func{shutdown} per effettuare la chiusura del socket in scrittura una volta
+completata la lettura del file in ingresso. In questo modo il client segnalerà
+al server la chiusura del flusso dei dati, ma potrà continuare a leggere
+quanto il server gli sta ancora inviando fino a quando quest'ultimo,
+riconosciuta la chiusura del socket in scrittura da parte del client,
+effettuerà la chiusura dello stesso a sua volta. Solo alla ricezione della
+chiusura del socket da parte del server, si potrà essere sicuri della
+ricezione di tutti i dati prima della terminazione della connessione.
+
+\begin{figure}[!htb]
+  \footnotesize \centering
+  \begin{minipage}[c]{15.6cm}
+    \includecodesample{listati/ClientEcho.c}
+  \end{minipage} 
+  \normalsize
+  \caption{La sezione nel codice della versione finale della funzione
+    \func{ClientEcho}, che usa \func{shutdown} per una conclusione corretta
+    della connessione.}
+  \label{fig:TCP_ClientEcho}
+\end{figure}
+
+Si è allora riportato in \figref{fig:TCP_ClientEcho} la versione finale della
+nostra funzione \func{ClientEcho}, in grado di gestire correttamente l'intero
+flusso di dati fra client e server. Il codice completo del client,
+comprendente la gestione delle opzioni a riga di comando e le istruzioni per
+la creazione della connessione, si trova nel file \file{TCP\_echo.c},
+distribuito coi sorgenti allegati alla guida.
+
+La nuova versione è molto simile alla precedente di
+\figref{fig:TCP_ClientEcho_third}; la prima differenza è l'introduzione
+(\texttt{\small 7}) della variabile \var{eof}, inizializzata ad un valore
+nullo, che serve a mantenere traccia dell'avvenuta conclusione della lettura
+del file in ingresso.
+
+La seconda modifica (\texttt{\small 12--15}) è stata quella di rendere
+subordinato ad un valore nullo di \var{eof} l'impostazione del file descriptor
+set per l'osservazione dello standard input. Se infatti il valore di \var{eof}
+è non nullo significa che si è già raggiunta la fine del file in ingresso ed è
+pertanto inutile continuare a tenere sotto controllo lo standard input nella
+successiva (\texttt{\small 16}) chiamata a \func{select}.
+
+Le maggiori modifiche rispetto alla precedente versione sono invece nella
+gestione (\texttt{\small 18--22}) del caso in cui la lettura con \func{fgets}
+restitisca un valore nullo, indice della fine del file, che prima causava
+l'immediato ritorno della funzione. In questo caso prima (\texttt{\small 19})
+si imposta opportunamente \var{eof} ad un valore non nullo, dopo di che
+(\texttt{\small 20}) si effettua la chiusura del lato in scrittura del socket
+con \func{shutdown}. Infine (\texttt{\small 21}) si usa la macro
+\macro{FD\_CLR} per togliere lo standard input dal file descriptor set.
+
+In questo modo anche se la lettura del file in ingresso è conclusa, la
+funzione non esce dal ciclo principale (\texttt{\small 11--50}), ma continua
+ad eseguirlo ripetendo la chiamata a \func{select} per tenere sotto controllo
+soltanto il socket connesso, dal quale possono arrivare altri dati, che
+saranno letti (\texttt{\small 31}), ed opportunamente trascritti
+(\texttt{\small 44--48}) sullo standard input.
+
+Il ritorno della funzione, e la conseguente terminazione normale del client,
+viene invece adesso gestito all'interno (\texttt{\small 30--49}) della lettura
+dei dati dal socket; se infatti dalla lettura del socket si riceve una
+condizione di end-of-file, la si tratterà (\texttt{\small 36--43}) in maniera
+diversa a seconda del valore di \var{eof}. Se infatti questa è diversa da zero
+(\texttt{\small 37--39}), essendo stata completata la lettura del file in
+ingresso, vorrà dire che anche il server ha concluso la trasmissione dei dati
+restanti, e si potrà uscire senza errori, altrimenti si stamperà
+(\texttt{\small 40--42}) un messaggio di errore per la chiusura precoce della
+connesione.