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Unix socket
- 3. A server process and one or more client processes. Server manages some resources. Server provides services by manipulating resource for clients.
- 5. Two common paradigms for clients and servers communication ? Datagrams (UDP protocol, SOCK_DGRAM) ? Connections (TCP protocol, SOCK_STREAM) Connections are point-to-point, full-duplex (2- way communication), and reliable (only for TCP).
- 7. CLIENT SERVER Client programs ? Web browsers, ftp, telnet, ssh How does a client find the server? ? IP address ? Port Servers are long-running processes Each server waits for requests to arrive on a well- known port associated with a particular service.
- 9. Concurrency is a property of systems in which several computations are executing simultaneously, and potentially interacting with each other. ? Single host, multiple processes ? Single process, multiple threads
- 10. 大多數的伺服程式都是動態運作的，一收到新 要求就相對建立一個新的 thread。 ? Parent_P: 一為接受要求與建立新的 thread 的程式碼 ? Child_P: 另一為處理個別要求的程式碼 當 concurrent 伺服程式開始執行時，只有第一 部分會被執行。也就是說伺服程式的Parent_P: 是用來等待新的請求。當要求到達時， Parent_P:會建立一個新的Child_P來處理此要 求。此Child_P處理完要求後，即可終止。但 Parent_P仍將一直維持伺服程式在執行的狀態， 繼續等待下一個新的要求。
- 11. Socket API 原本是 BSD UNIX 作業系統的 一部份。當初是由美國政府出資，由 Berkley Univ. 所負責研發新版 UNIX 中，用 在 TCP/IP 網際網路通訊協定。它是提供應 用程式使用網路通訊的一組程序 (procedure)。
- 12. UNIX domain socket ? Local IPC ? AF_LOCAL or AF_UNIX ? Filesystem: path name Internet domain socket ? Internet communications ? IPv4: AF_INET ? IPv6: AF_INET6 ? Internet address: IP + Port
- 13. UNIX 將 socket 與其 I/O 的概念相結合，讓 應用程式間的通訊就像在讀寫檔案一般容易。 在應用程式使用通訊協定做通訊時，需先要 求作業系統產生(open)一個 socket，系統將 回傳一 descriptor(sockfd)來代表此 socket。 在後續處理時皆須利用此指標。
- 15. Internet-specific socket address (IPv4): <netinet/in.h> (Posix.1g) ? Must cast (sockaddr_in *) to (sockaddr *) for connect(), bind(), and accept().
- 16. Generic socket address: <sys/socket.h> ? For address arguments to connect(), bind(), and accept().
- 17. Internet-specific socket address (IPv6): <netinet/in.h> (Posix.1g)
- 25. int gethostname(char *name, int namelen) 客戶或伺服程式可以呼叫 gethostname 取 得本機的位址資訊
- 26. #include <sys/socket.h> int socket (int family, int type, int protocol); ? returns: nonnegative integer descriptor if OK, -1 on error socket：用來建立一個 socket，回傳一整數的 descriptor (sockfd) family: protocol family type: communication type ? protocol: 指定此 socket 所使用的傳輸通訊協定。 Specifying a protocol of 0 causes socket() to use an unspecified default protocol appropriate for the requested socket type (e.g., TCP/IP).
- 28. #include <sys/socket.h> int connect (int sockfd, const struct sockaddr *servaddr, socklen_t addrlen); ? returns: 0 of OK, -1 on error connect：client程式利用 connect 與指定的server 程式建立連線。 ? sockfd: 為用來連線的客戶端之 socket descriptor ? *servaddr: 為一指向記錄Server IP和Port之 sockaddr 資料 結構的位址 ? addrlen: 為 sockaddr 資料結構的長度
- 29. #include <sys/socket.h> int bind (int sockfd, const struct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen); ? returns: 0 if OK, -1 on error bind：當 socket 建置時，並未宣告本機地址和遠 端主機的位址。伺服程式需用 bind 程序來將 socket與本機上的一個 port 相關聯，之後 server 就可以在該port 監聽服務請求。 ? sockfd: 參數值為已建置但未指定 port number 的 descriptor ? *myaddr: 為在名本機位址的資料結構之起始位置 ? addrlen: 為本機位址的資料結構之長度
- 30. #include <sys/socket.h> int listen (int sockfd, int backlog); ? returns: 0 if OK,-1 on error listen：當伺服程式宣告其通訊協定 port number 後 (ex: bind)，可要求 OS 將此 socket 設為被動的等待 client 來聯繫的模式。 ? sockfd: 參數值為已建置且已指定 port number 的 descriptor ? backlog: 指定此 socket 的服務請求佇列 (request queue) 的最大值
- 31. #include <sys/socket.h> int accept (int sockfd, struct sockaddr *cliaddr, socklen_t *addrlen); ? returns: nonnegative descriptor if OK, -1 on error sockfd: listening socket accept returns: connected socket (new socket) cliaddr, addrlen: value-result arguments ? cliaddr: 為 sockaddr 資料結構的起始位置 ? addrlen: 為位址的長度
- 32. #include <unistd.h> pid_t fork (void); ? returns: 0 in child, process ID of child in parent, -1 on error (called-once-return-twice) A child has only one parent process. It can use getppid() to get parent’s PID. If a parent want to get a child’s PID, it has to record the return value of fork().
- 33. 新的 process/thread (child) 被建立時，應 從產生它的 parent 身上繼承一份所有已開 啟的 socket。 Socket 使用 reference count 機制，當一個 socket 被建立時，系統就把 socket 的 reference count 設為 1，當這個 reference count 大於零的時候，socket都會存在。 ? 當程式產生新的 process/thread 時，會把 parent 和 child process 的 reference count 都加 1。
- 34. Status of client-server before call to accept returns
- 35. Status of client-server after return from accept
- 36. Status of client-server after fork returns
- 37. Status of client-server after parent and child close appropriate sockets
- 38. 當某一 process/thread 呼叫 socket 的 close 程序時，系統將其 reference count 值減一，並且從 thread 清單去除。 若 thread 在關閉 socket 前結束，系統會把 thread 開啟的所有 socket，執行 close 程 序。
- 39. #include <unistd.h> int close (int sockfd); ? returns: 0 if OK, -1 on error; close：告知系統結束使用 socket ? socket 參數為欲關閉 socket 的 descriptor ? 若此 socket 是 connection-oriented 的傳輸通訊協 定，close 在關掉 socket 之前會先結束網路的連線。 ? socket 關閉後立即停止使用，並將系統資源釋放掉， 避免應用程式送出或收到更多的資料。
- 40. send：客戶和伺服程式都需要發送資訊。 若 socket 已連線成功，可用 send 程序來 發送資料。 send (socket, *data, length, flags) ? data 為指向要發送資料的起始位址 ? length 為所發送資料的總長度 ? flags 為發送資料的型別，flags參數值可能為 0 或 是下面三個值之一，一般設定為 0。 MSG-OOB MSG_PEEK MSG_DONTROUTE
- 41. recv：客戶和伺服程式都需要接收對方發送 的資料。應用程式能呼叫 recv 從已連線 (connected)的 socket 中接收資料。 recv (socket，*buffer，length，flags) ? buffer 指向存放接收資料的起始位址 ? length 為 buffer 總長度 ? flags：包含 MSG_OOB，MSG_PEEK
- 42. Socket 也允許應用程式使用 read/write 來 傳送/接收資料。 read 與 write 必須與connected-socket 合用。 使用 read/write 程序最大的好處是具有通用 性。 read(int fd, void *buf, size_t count); write(int fd, const void *buf, size_t count);
- 43. socket 程序有許多的參數及 options， setsockopt 設定 socket option 值， setsockopt 為讀取 socket option 值。 gethostbyaddr 與 gethostbyname 相反，將 IP 位址轉成對映的電腦名稱。
- 45. Signals ? “software interrupts” ? usually occur asynchronously. ? can be sent by one process to another process (or to itself) by the kernel to a process. zombie wait() && waitpid()
- 47. to be notified, by kernel, if one or more I/O conditions are ready. Scenarios in networking applications: ? a client handling multiple descriptors (stdio/socket) ? a client handling multiple sockets ? a TCP server handling a listening socket and its connected sockets ? a server handling both TCP and UDP ? a server handling multiple services and protocols
- 48. wait for data; copy data from kernel to user blocking I/O: blocked all the way nonblocking I/O: if no data, immediate returns EWOULDBLOCK I/O multiplexing (select and poll): blocked separately in wait and copy signal driven I/O (SIGIO): nonblocked in wait but blocked in copy (signaled when I/O can be initiated) asynchronous I/O (aio_): nonblocked all the way (signaled when I/O is complete)
- 50. Synchronous I/O ? The requesting process to be blocked until that I/O operation completes. ? blocking, non-blocking, I/O multiplexing, and signal-driven I/O Asynchronous I/O ? Does not cause the requesting process to be blocked. ? Asynchronous I/O
- 51. 可以使用select要求kernel測試某個輸入裝 置是否ready for reading 當kernel中對應此裝置的buffer中已有相當 數量(可設定)的輸入資料時,此裝置即是 ready for reading select return後,由我們的程式自行呼叫其它 的system call將buffer中的資料搬回來(也會 block,但時間有限)。
- 52. 可以使用select要求kernel測試某個輸 出裝 置是否ready for writing 當kernel中對應此裝置的buffer中已有相 當 空間(可設定)可放置輸出資料時,此裝 置即 是ready for writing select return後,由我們的程式自行呼 叫其它 的system call將欲輸出資料搬入buffer中(也 會block,但時間有限) 。
- 56. close() ? Depend on the reference count (=0) ? Terminate both directions shutdown() ? Initial termination without considering reference count ? Half-close
- 57. I’m sleepy, google it by yourself.