Операционная система UNIX
Шрифт:
Для обозначения коммуникационного узла, обеспечивающего прием и передачу данных для объекта (процесса), был предложен специальный объект — сокет (socket). Сокеты создаются в рамках определенного коммуникационного домена, подобно тому как файлы создаются в рамках файловой системы. Сокеты имеют соответствующий интерфейс доступа в файловой системе UNIX, и так же как обычные файлы, адресуются некоторым целым числом — дескриптором. Однако в отличие от обычных файлов, сокеты представляют собой виртуальный объект, который существует, пока на него ссылается хотя бы один из процессов.
Во-вторых, коммуникационные характеристики взаимодействия должны быть доступны процессам в некоторой унифицированной форме. Другими словами, приложение
Упорядоченную доставку данных
Отсутствие дублирования данных
Надежную доставку данных
Сохранение границ сообщений
Поддержку передачи экстренных сообщений
Предварительное установление соединения
Например, каналы, рассмотренные ранее, обеспечивают только первые три характеристики. При этом данные имеют вид сплошного потока, вычленение сообщений из которого должно при необходимости быть обеспечено взаимодействующими приложениями.
Поддержка передачи экстренных сообщений предполагает возможность доставки данных вне нормального потока. Как правило, это сообщения, связанные с некоторыми срочными событиями, требующими немедленной реакции.
Взаимодействие с предварительным установлением соединения предполагает создание виртуального канала между источником и получателем данных. Это избавляет от необходимости идентифицировать передающую сторону в каждом пакете данных. Идентификация происходит на начальном этапе установления связи и затем сохраняется для всех пакетов, принадлежащих данному виртуальному каналу.
В BSD UNIX реализованы следующие основные типы сокетов:
Сокет датаграмм (datagram socket), через который осуществляется теоретически ненадежная, несвязная передача пакетов.
Сокет потока (stream socket), через который осуществляется надежная передача потока байтов без сохранения границ сообщений. Этот тип сокетов поддерживает передачу экстренных данных.
Сокет пакетов (packet socket), через который осуществляется надежная последовательная передача данных без дублирования с предварительным установлением связи. При этом сохраняются границы сообщений.
Сокет низкого уровня (raw socket), через который осуществляется непосредственный доступ к коммуникационному протоколу.
Наконец, для того чтобы независимые процессы имели возможность взаимодействовать друг с другом, для сокетов должно быть определено пространство имен. Имя сокета имеет смысл только в рамках коммуникационного домена, в котором он создан. Если для IPC System V используются ключи, то имена сокетов представлены адресами.
Программный интерфейс сокетов
Итак, сокеты являются коммуникационным интерфейсом взаимодействующих процессов. Конкретный характер взаимодействия зависит от типа используемых сокетов, а коммуникационный домен, в рамках которого создан сокет, определяет базовые свойства этого взаимодействия. В табл. 3.6 приведены типы сокетов и их названия.
Таблица 3.6. Типы сокетов в системе BSD UNIX
| Название | Тип |
|---|---|
| SOCK_DGRAM | Сокет датаграмм |
| SOCK_STREAM | Сокет потока |
| SOCK_SEQPACKET | Сокет
|
| SOCK_RAW | Сокет низкого уровня |
Для создания сокета процесс должен указать тип сокета и коммуникационный домен, в рамках которого будет использоваться сокет. Поскольку коммуникационный домен может поддерживать использование нескольких протоколов, процесс может также указать конкретный коммуникационный протокол для взаимодействия. Если таковой не указан, система выберет наиболее подходящий из списка протоколов, доступных для данного коммуникационного домена. Если же в рамках указанного домена создание сокета данного типа невозможно, т.е. отсутствует соответствующий коммуникационный протокол, запрос процесса завершится неудачно.
Для создания сокета используется системный вызов socket(2) [44] , имеющий следующий вид:
Здесь аргумент
44
Поскольку сокеты являются неотъемлемой частью BSD UNIX, в системах этой ветви функции, связанные с этими объектами, в частности socket(2) и рассмотренные ниже, представляют собой системные вызовы. В UNIX ветви System V интерфейс сокетов сохранен для совместимости, но имеет совершенно отличную от принятой в BSD архитектуру (основанную на подсистеме STREAMS). Поэтому все его функции являются библиотечными и описываются, соответственно в разделе 3 электронного справочника. Однако, оставляя пальму первенства в этом вопросе за BSD UNIX, в этом разделе будем считать эти функции системными вызовами и связывать с ними раздел 2 справочника man(1M).
По существу коммуникационный домен определяет семейство протоколов (protocol family), допустимых в рамках данного домена. Возможные значения аргумента
| AF_UNIX | Домен локального межпроцессного взаимодействия в пределах единой операционной системы UNIX. Внутренние протоколы. |
| AF_INET | Домен взаимодействия процессов удаленных систем. Протоколы Internet (TCP/IP). |
| AF_NS | Домен взаимодействия процессов удаленных систем. Протоколы Xerox NS. |
Поскольку домен и семейство протоколов определяют адресное пространство взаимодействия (допустимые адреса и их формат), то в названиях доменов присутствует префикс AF (от address family — семейство адресов). Допустимыми также являются названия с префиксом PF (protocol family)
Заметим, что домен может не поддерживать определенные типы сокетов. Для сравнения в табл. 3.7 приведены два основных коммуникационных домена — внутренний домен UNIX, предназначенный для взаимодействия процессов одной операционной системы, и домен TCP/IP, используемый в сетевых распределенных приложениях.