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 пакетов |
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:
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
Здесь аргумент
domain
определяет коммуникационный домен,
type
— тип сокета, a
protocol
— используемый протокол (может быть не указан, т.е. приравнен 0). В случае успеха системный вызов возвращает положительное целое число, аналогичное файловому дескриптору, которое служит для адресации данного сокета в последующих вызовах.
По существу коммуникационный домен определяет семейство протоколов (protocol family), допустимых в рамках данного домена. Возможные значения аргумента
domain
включают:
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)
PF_UNIX
,
PF_INET
и т.д.
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.
Таблица 3.7. Поддержка различных типов сокетов в доменах
| Домен: | AF_UNIX | AF_INET |
| Тип сокета |
SOCK_STREAM
| Да | Да |
SOCK_DGRAM
| Да | Да |
SOCK_SEQPACKET
| Нет | Нет |
SOCK_RAW
| Нет | Да |
Также допустимы не все комбинации типа сокета и используемого коммуникационного протокола (если таковой явно указан в запросе). Так для домена AF_
INET
возможны следующие комбинации:
| Сокет | Протокол |
SOCK_STREAM
| IPPROTO_TCP (TCP)
|
SOCK_DGRAM
| IPPROTO_UDP (UDP)
|
SOCK_RAW
| IPPROTO_ICMP (ICMP)
|
SOCK_RAW
| IPPROTO_RAW (IP)
|
