X-Git-Url: https://gapil.gnulinux.it/gitweb/?p=gapil.git;a=blobdiff_plain;f=simpltcp.tex;h=5b984ae276d1d813c5b665431ee3e53fe47ef509;hp=4b2efecbfd09d47887d2f1a33cc069da0ffc7de8;hb=09473ed326013ece27d53cd5ff9f96064cbce9f3;hpb=4ff5f41266fec476e9a8d2d2d2cf4c58f8bb5590 diff --git a/simpltcp.tex b/simpltcp.tex index 4b2efec..5b984ae 100644 --- a/simpltcp.tex +++ b/simpltcp.tex @@ -35,20 +35,26 @@ risponde alle richieste di un client; tutto quello che cambia nel caso si una applicazione più complessa è la elaborazione dell'input del client da parte del server nel fornire le risposte in uscita. +Partiremo da una implementazione elementare che dovrà essere rimaneggiata di +volta in volta per poter tenere conto di tutte le evenienze che si possono +manifestare nella vita reale di una applicazione di rete, fino ad arrivare ad +una implementazione completa. + \subsection{La struttura del server} \label{sec:TCPsimp_server_main} -Il server si compone di un corpo principale, costituito dalla funzione -\texttt{main} che si incarica di creare il socket, metterlo in ascolto di -connessioni in arrivo e creare un processo figlio a cui delegare la gestione -di ciascuna connessione. Questa parte, riportata in \nfig, è sostanzialmente -identica a quella vista nell'esempio in \secref{sec:TCPelem_serv_code}. +La prima versione del server, \texttt{ElemEchoTCPServer.c}, si compone di un +corpo principale, costituito dalla funzione \texttt{main}. Questa si incarica +di creare il socket, metterlo in ascolto di connessioni in arrivo e creare un +processo figlio a cui delegare la gestione di ciascuna connessione. Questa +parte, riportata in \nfig, è analoga a quella vista nel precedente esempio +esaminato in \secref{sec:TCPel_cunc_serv}. \begin{figure}[!htb] \footnotesize \begin{lstlisting}{} /* Subroutines declaration */ -void SockEcho(int sockfd); +void ServEcho(int sockfd); /* Program beginning */ int main(int argc, char *argv[]) { @@ -105,16 +111,17 @@ int main(int argc, char *argv[]) \label{fig:TCPsimpl_serv_code} \end{figure} -La struttura di questa prima versione del server è sostanzialmente a quella -dell'esempio precedente, ed ad esso si applicano le considerazioni fatte in +La struttura di questa prima versione del server è sostanzialmente identica a +quella dell'esempio citato, ed ad esso si applicano le considerazioni fatte in \secref{sec:TCPel_cunc_daytime}. Le uniche differenze rispetto all'esempio in -\figref{fig:TCPelem_serv_code} sono che in questo caso per il socket in +\figref{fig:TCPel_serv_code} sono che in questo caso per il socket in ascolto viene usata la porta 7 e tutta la gestione della comunicazione è -delegata alla funzione \texttt{SockEcho}. Per ogni connessione viene creato un -processo figlio, il quale si incarica di lanciare la funzione -\texttt{SockEcho}. +delegata alla funzione \texttt{ServEcho}. +% Per ogni connessione viene creato un +% processo figlio, il quale si incarica di lanciare la funzione +% \texttt{SockEcho}. -Il codice della funzione \texttt{SockEcho} è invece mostrata in \nfig, la +Il codice della funzione \texttt{ServEcho} è invece mostrata in \nfig, la comunicazione viene gestita all'interno del ciclo (linee \texttt{\small 6--8}). I dati inviati dal client vengono letti dal socket con una semplice \texttt{read} (che ritorna solo in presenza di dati in arrivo), la riscrittura @@ -123,16 +130,11 @@ in \figref{fig:sock_SockWrite_code}) che si incarica di tenere conto automaticamente della possibilità che non tutti i dati di cui è richiesta la scrittura vengano trasmessi con una singola \texttt{write}. -Quando il client chiude la connessione il ricevimento del FIN fa ritornare la -\texttt{read} con un numero di byte letti pari a zero, il che causa l'uscita -dal ciclo e il ritorno della funzione, che a sua volta causa la terminazione -del processo figlio. - \begin{figure}[!htb] \footnotesize \begin{lstlisting}{} -void SockEcho(int sockfd) { +void ServEcho(int sockfd) { char buffer[MAXLINE]; int nread, nwrite; @@ -143,14 +145,19 @@ void SockEcho(int sockfd) { return; } \end{lstlisting} - \caption{Codice della prima versione della funzione \texttt{SockEcho} per la + \caption{Codice della prima versione della funzione \texttt{ServEcho} per la gestione del servizio \texttt{echo}.} - \label{fig:TCPsimpl_sockecho_code} + \label{fig:TCPsimpl_server_elem_sub} \end{figure} +Quando il client chiude la connessione il ricevimento del FIN fa ritornare la +\texttt{read} con un numero di byte letti pari a zero, il che causa l'uscita +dal ciclo e il ritorno della funzione, che a sua volta causa la terminazione +del processo figlio. + \subsection{Il client} -\label{sec:TCPsimp_server_main} +\label{sec:TCPsimp_client_main} Il codice del client è riportato in \nfig, anche esso ricalca la struttura del precedente client per il servizio \texttt{daytime} (vedi @@ -188,13 +195,13 @@ int main(int argc, char *argv[]) return -1; } /* read daytime from server */ - EchoClient(stdin, sock_fd); + ClientEcho(stdin, sock_fd); /* normal exit */ return 0; } \end{lstlisting} \caption{Codice della prima versione del client \texttt{echo}.} - \label{fig:TCPsimpl_sockecho_code} + \label{fig:TCPsimpl_client_elem} \end{figure} La funzione \texttt{main} si occupa della creazione del socket e della @@ -203,8 +210,8 @@ in \secref{sec:net_cli_sample}, il client si connette sulla porta 7 all'indirizzo specificato dalla linea di comando (a cui si è aggiunta una elementare gestione delle opzioni non riportata in figura). -Completata la connessione (quando la funzione \texttt{connect} ritorna) La -funzione \texttt{EchoClient}, riportata in \nfig, si preoccupa di gestire la +Completata la connessione (quando la funzione \texttt{connect} ritorna) la +funzione \texttt{ClientEcho}, riportata in \nfig, si preoccupa di gestire la comunicazione, leggendo una riga alla volta dallo \texttt{stdin}, scrivendola sul socket e ristampando su \texttt{stdout} quanto ricevuto in risposta dal server. @@ -212,7 +219,7 @@ server. \begin{figure}[!htb] \footnotesize \begin{lstlisting}{} -void EchoClient(FILE * filein, int socket) +void ClientEcho(FILE * filein, int socket) { char sendbuff[MAXLINE], recvbuff[MAXLINE]; int nread; @@ -225,9 +232,9 @@ void EchoClient(FILE * filein, int socket) return; } \end{lstlisting} - \caption{Codice della prima versione della funzione \texttt{EchoClient} per + \caption{Codice della prima versione della funzione \texttt{ClientEcho} per la gestione del servizio \texttt{echo}.} - \label{fig:TCPsimpl_sockecho_code} + \label{fig:TCPsimpl_client_echo_sub} \end{figure} La funzione utilizza due buffer per gestire i dati inviati e letti sul socket @@ -237,7 +244,7 @@ presi dallo \texttt{stdin} usando la funzione \texttt{fgets} che legge una linea di testo (terminata da un \texttt{CR} e fino al massimo di \texttt{MAXLINE} caratteri) e la salva sul buffer di invio, la funzione \texttt{SockWrite} (\texttt{\small 3}) scrive detti dati sul socket (gestendo -l'invio multiplo, qualora una singola \texttt{write} non basta, come spiegato +l'invio multiplo qualora una singola \texttt{write} non basti, come spiegato in \secref{sec:sock_io_behav}). I dati che vengono riletti indietro con una \texttt{SockRead} sul buffer di @@ -271,45 +278,134 @@ porta 7 che la sequenza delle chiamate a \texttt{socket}, \texttt{bind}, \texttt{listen} e poi si bloccherà nella \texttt{accept}. A questo punto si potrà controllarne lo stato con \texttt{netstat}: - \begin{verbatim} -[piccardi@roke piccardi]$ netstat -ant +[piccardi@roke piccardi]$ netstat -at Active Internet connections (servers and established) Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State ... tcp 0 0 *:echo *:* LISTEN ... \end{verbatim} %$ - -che ci mostra come il socket sia in ascolto sulla porta richiesta, accendo +che ci mostra come il socket sia in ascolto sulla porta richiesta, accettando connessioni da qualunque indirizzo e da qualunque porta e su qualunque interfaccia locale. A questo punto si può lanciare il client, esso chiamerà \texttt{socket} e -\texttt{connect}, una volta completato il three way handshake la funzione -\texttt{connect} ritornerà nel client e la \texttt{accept} nel server e la -connessione è stabilita, usando di nuovo \texttt{netstat} otterremmo: +\texttt{connect}, una volta completato il three way handshake la connessione è +stabilita; la \texttt{connect} ritornerà nel client\footnote{si noti che è + sempre la \texttt{connect} del client a ritornare per prima, in quanto + questo avviene alla ricezione del secondo segmento (l'ACK del server) del + three way handshake, la \texttt{accept} del server ritorna solo dopo + un altro mezzo RTT quando il terzo segmento (l'ACK del client) viene + ricevuto.} e la \texttt{accept} nel server, ed usando di nuovo +\texttt{netstat} otterremmo che: \begin{verbatim} Active Internet connections (servers and established) Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State tcp 0 0 *:echo *:* LISTEN tcp 0 0 roke:echo gont:32981 ESTABLISHED \end{verbatim} - -A questo punto lo stato è il seguente: - - +mentre per quanto riguarda l'esecuzione dei programmi avremo che: \begin{itemize} -\item il client chiama la funzione \texttt{EchoClient} che si blocca sulla +\item il client chiama la funzione \texttt{ClientEcho} che si blocca sulla \texttt{fgets} dato che non si è ancora scritto nulla sul terminale. -\item il server eseguirà una \texttt{fork} facendo chiamare al processo figlo - la funzione \texttt{SockEcho}, quest'ultima si bloccherà sulla \texttt{read} +\item il server eseguirà una \texttt{fork} facendo chiamare al processo figlio + la funzione \texttt{ServEcho}, quest'ultima si bloccherà sulla \texttt{read} dal socket sul quale ancora non sono presenti dati. -\item il +\item il processo padre del server chiamerà di nuovo \texttt{accept} + bloccandosi fino all'arrivo di un'altra connessione. \end{itemize} -il server eseguira una \texttt{fork} facendo chiamare al -processo figlo la funzione \texttt{SockEcho}, la quale eseguirà una read s +e se usiamo il comando \texttt{ps} per esaminare lo stato dei processi +otterremo un risultato del tipo: +\begin{verbatim} +[piccardi@roke piccardi]$ ps ax + PID TTY STAT TIME COMMAND + ... ... ... ... ... + 2356 pts/0 S 0:00 ./echod + 2358 pts/1 S 0:00 ./echo 127.0.0.1 + 2359 pts/0 S 0:00 ./echod +\end{verbatim} %$ +(dove si sono cancellate le righe inutili) da cui si evidenzia la presenza di +tre processi, tutti in stato di \textit{sleep} (S). + +Se a questo punto si inizia a scrivere qualcosa sul client niente sarà +trasmesso fin tanto che non si prema il ritorno carrello, allora la +\texttt{fgets} ritornerà e a questo punto il client scriverà quanto immesso +sul socket, poi rileggerà quanto gli viene inviato all'indietro dal server, e +questo sarà inviato sullo standard output, che nel caso ne provoca +l'immediatamente stampa a video. + +\subsection{La conclusione normale} +\label{sec:TCPsimpl_conclusion} +Tutto quello che scriveremo sul client sarà rimandato indietro dal server e +ristampato a video fintanto che non concluderemo l'immissione dei dati; una +sessione tipica sarà allora del tipo: +\begin{verbatim} +[piccardi@roke sources]$ ./echo 127.0.0.1 +Questa e` una prova +Questa e` una prova +Ho finito +Ho finito +\end{verbatim} %$ +che termineremo inviando un EOF dal terminale (usando la combinazione di tasti +ctrl-D, che non compare a schermo); se eseguiamo un \texttt{netstat} a questo +punto avremo: +\begin{verbatim} +[piccardi@roke piccardi]$ netstat -at +tcp 0 0 *:echo *:* LISTEN +tcp 0 0 localhost:33032 localhost:echo TIME_WAIT +\end{verbatim} %$ +con il client che entra in \texttt{TIME\_WAIT}. + +Esaminiamo allora in dettaglio la sequenza di eventi che porta alla +terminazione normale della connessione, che ci servirà poi da riferimento nei +casi seguenti: + +\begin{enumerate} +\item inviando un carattere di EOF da terminale la \texttt{fgets} ritorna + restituendo un puntatore nullo che causa l'uscita dal ciclo di + \texttt{while}, così la \texttt{ClientEcho} ritorna. +\item al ritorno di \texttt{ClientEcho} ritorna anche la funzione + \texttt{main}, e come parte del processo terminazione tutti i file + descriptor vengono chiusi (si ricordi quanto visto in + \secref{sec:proc_term_conclusion}), il che causa la chiusura del socket di + comunicazione; il client allora invierà un FIN al server a cui questo + risponderà con un ACK. A questo punto il client verrà a trovarsi nello + stato \texttt{FIN\_WAIT\_2} ed il server nello stato \texttt{CLOSE\_WAIT} + (si riveda quanto spiegato in \secref{sec:TCPel_conn_term}). +\item quando il server riceve il FIN la la \texttt{read} del processo figlio + che gestisce la connessione ritorna restituendo 0 causando così l'uscita dal + ciclo di \texttt{while} e il ritorno di \texttt{ServEcho}, a questo punto il + processo figlio termina chiamando \texttt{exit}. +\item all'uscita del figlio tutti i file descriptor vengono chiusi, la + chiusura del socket connesso fa sì che venga effettuata la sequenza finale + di chiusura della connessione, viene emesso un FIN dal server che riceverà + un ACK dal client, a questo punto la connessione è conclusa e il client + resta nello stato \texttt{TIME\_WAIT}. +\item +\end{enumerate} + + +\subsection{La gestione dei processi figli} +\label{sec:TCPsimpl_child_hand} + +Tutto questo riguarda la connessione, c'è però un'altro effetto del +procedimento di chiusura del processo figlio nel server, e cioè l'invio del +segnale \texttt{SIGCHILD} al padre. Dato che non si è installato un +manipolatore (vedi \secref{cha:signals} per le problematiche relative) e che +l'azione di default per questo segnale è quella di essere ignorato quello che +avremo è che il processo figlio entrerà nello stato di zombie, come risulta +una volta che ripetiamo il comando \texttt{ps}: +\begin{verbatim} + 2356 pts/0 S 0:00 ./echod + 2359 pts/0 Z 0:00 [echod ] +\end{verbatim} +Poiché non è possibile lasciare processi zombie (che pur inattivi occupano +spazio nella tabella dei processi e a lungo andare saturerebbero le risorse +del kernel occorrerà gestire il segnale, per questo installeremo un +manipolatore usando la funzione \texttt{Signal} (trattata in dettaglio in +\secref{sec:sig_signal}).