Уильям Стивенс - UNIX: разработка сетевых приложений Страница 124

Традиционно System V возвращала для неблокируемой операции ввода-вывода, которую невозможно выполнить, ошибку EAGAIN, в то время как Беркли-реализации возвращали ошибку EWOULDBLOCK. Еще больше дело запутывается тем, что согласно POSIX.1 используется EAGAIN, в то время как в POSIX.1g определено, что используется EWOULDBLOCK. К счастью, большинство систем (включая SVR4 и 4.4BSD) определяют один и тот же код для этих двух ошибок (проверьте свой системный заголовочный файл <sys/errno.h>), поэтому не важно, какой из них использовать. В нашем тексте мы используем ошибку EWOULDBLOCK, как определяется в POSIX.

В разделе 6.2 мы представили различные модели ввода-вывода и сравнили неблокируемый ввод-вывод с другими моделями. В этой главе мы покажем примеры четырех типов операций и разработаем новый тип клиента, аналогичный веб-клиенту, инициирующий одновременно множество соединений TCP при помощи неблокируемой функции connect.

16.2. Неблокируемые чтение и запись: функция str_cli (продолжение)

Мы снова возвращаемся к нашей функции str_cli, которую мы обсуждали в разделах 5.5 и 6.4. Последняя ее версия, задействующая функцию select, продолжает использовать блокируемый ввод-вывод. Например, если в стандартном устройстве ввода имеется некоторая строка, мы читаем ее с помощью функции fgets и затем отправляем серверу с помощью функции writen. Но вызов функции writen может вызвать блокирование процесса, если буфер отправки сокета полон. В то время как мы заблокированы в вызове функции writen, данные могут быть доступны для чтения из приемного буфера сокета. Аналогично, когда строка ввода доступна из сокета, мы можем заблокироваться в последующем вызове функции fputs, если стандартный поток вывода работает медленнее, чем сеть. Наша цель в данном разделе — создать версию этой функции, использующую неблокируемый ввод-вывод. Блокирование будет предотвращено, благодаря чему в это время мы сможем сделать еще что-то полезное.

К сожалению, добавление неблокируемого ввода-вывода значительно усложняет управление буфером функции, поэтому мы будем представлять функцию частями. Мы также заменим вызовы функций из стандартной библиотеки ввода-вывода на обычные read и write. Это даст возможность отказаться от функций стандартной библиотеки ввода-вывода с неблокируемыми дескрипторами, так как их применение может привести к катастрофическим последствиям.

Мы работаем с двумя буферами: буфер to содержит данные, направляющиеся из стандартного потока ввода к серверу, а буфер fr — данные, приходящие от сервера в стандартный поток вывода. На рис. 16.1 представлена организация буфера to и указателей в буфере.

Рис. 16.1. Буфер, содержащий данные из стандартного потока ввода, идущие к сокету

Указатель toiptr указывает на следующий байт, в который данные могут быть считаны из стандартного потока ввода. Указатель tooptr указывает на следующий байт, который должен быть записан в сокет. Число байтов, которое может быть считано из стандартного потока ввода, равно &to[MAXLINE] минус toiptr. Как только значение tooptr достигает toiptr, оба указателя переустанавливаются на начало буфера.

На рис. 16.2 показана соответствующая организация буфера fr. В листинге 16.1[1] представлена первая часть функции.

Рис. 16.2. Буфер, содержащий данные из сокета, идущие к стандартному устройству вывода

Листинг 16.1. Функция str_cli: первая часть, инициализация и вызов функции

//nonblock/strclinonb.c

 1 #include "unp.h"

 2 void

 3 str_cli(FILE *fp, int sockfd)

 4 {

 5  int maxfdp1, val, stdineof;

 6  ssize_t n, nwritten;

 7  fd_set rset, wset;

 8  char to[MAXLINE], fr[MAXLINE];

 9  char *toiptr, *tooptr, *friptr, *froptr;

10  val = Fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);

11  Fcntl(sockfd, F_SETFL, val | O_NONBLOCK);

12  val = Fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, 0);

13  Fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, val | O_NONBLOCK);

14  val = Fcntl(STDOUT_FILENO, F_SETFL, 0);

15  Fcntl(STDOUT_FILENO, F_SETFL, val | O_NONBLOCK);

16  toiptr = tooptr = to; /* инициализация указателей буфера */

17  friptr = froptr = fr;

18  stdineof = 0;

19  maxfdp1 = max(max(STDIN_FILENO, STDOUT_FILENO), sockfd) + 1;

20  for (;;) {

21   FD_ZERO(&rset);

22   FD_ZERO(&wset);

23   if (stdineof == 0 && toiptr < &to[MAXLINE])

24     FD_SET(STDIN_FILENO, &rset); /* чтение из стандартного потока

                                       ввода */

25   if (friptr < &fr[MAXLINE])

26    FD_SET(sockfd, &rset); /* чтение из сокета */

27   if (tooptr != toiptr)

28    FD_SET(sockfd, &wset); /* данные для записи в сокет */

29   if (froptr != friptr)

30    FD_SET(STDOUT_FILENO, &wset); /* данные для записи в стандартный

                                       поток вывода */

31   Select(maxfdp1, &rset, &wset, NULL, NULL);

10-15 Все три дескриптора делаются неблокируемыми при помощи функции fcntl: сокет в направлении к серверу и от сервера, стандартный поток ввода и стандартный поток вывода.

16-19 Инициализируются указатели в двух буферах и вычисляется максимальный дескриптор. Это значение, увеличенное на единицу, будет использоваться в качестве первого аргумента функции select.

20 Как и в случае первой версии этой функции, показанной в листинге 6.2, основной цикл функции содержит вызов функции select, за которой следуют отдельные проверки различных интересующих нас условий.

21-30 Оба набора дескрипторов обнуляются и затем в каждом наборе включается не более двух битов. Если мы еще не прочитали конец файла из стандартного потока ввода и есть место как минимум для 1 байта данных в буфере to, то в наборе флагов чтения включается бит, соответствующий стандартному потоку ввода. Если есть место как минимум для 1 байта данных в буфере fr, то в наборе флагов чтения включается бит, соответствующий сокету. Если есть данные для записи в сокет в буфере to, то в наборе флагов записи включается бит, соответствующий сокету. Наконец если в буфере fr есть данные для отправки в стандартный поток вывода, то в наборе флагов записи включается бит, соответствующий этому стандартному потоку.

31 Вызывается функция select, ожидающая, когда одно из четырех условий станет истинным. Для этой функции мы не задаем тайм-аута.

Следующая часть нашей функции показана в листинге 16.2. Этот код содержит первые две проверки (из четырех возможных), выполняемые после завершения функции select.

Листинг 16.2. Функция str_cli: вторая часть, чтение из стандартного потока ввода или сокета

//nonblock/strclinonb.c

32   if (FD_ISSET(STDIN_FILENO, &rset)) {

33    if ((n = read(STDIN_FILENO, toiptr, &to[MAXLINE] - toiptr)) < 0) {

34     if (errno != EWOULDBLOCK)

35      err_sys("read error on stdin");

36    } else if (n == 0) {

37     fprintf(stderr, "%s: EOF on stdin\n", gf_time());

38     stdineof = 1; /* с stdin все сделано */

39     if (tooptr == toiptr)

40      Shutdown(sockfd, SHUT_WR); /* отсылаем FIN */

41    } else {

42     fprintf(stderr, "%s: read %d bytes from stdin\n", gf_time(),

43      n);

44     toiptr += n; /* только что полученное из функции read число */

45     FD_SET(sockfd, &wset); /* включаем бит в наборе чтения */

46    }

47   }

48   if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) {

49    if ((n = read(sockfd, friptr, &fr[MAXLINE] - friptr)) < 0) {

50     if (errno != EWOULDBLOCK)

51      err_sys("read error on socket");

52    } else if (n == 0) {

53     fprintf(stderr, "%s: EOF on socket\n", gf_time());

54     if (stdineof)

55      return; /* нормальное завершение */

56     else

57      err_quit("str_cli: server terminated prematurely");

58    } else {

59     fprintf(stderr, "%s: read %d bytes from socket\n",

60      gf_time(), n);

61     friptr += n; /* только что полученное из функции read число */

62     FD_SЕТ(STDOUT_FILЕNO, &wset); /* включаем бит в наборе

                                        чтения */

63    }

64   }

32-33 Если стандартный поток ввода готов для чтения, мы вызываем функцию read. Третий ее аргумент — это количество свободного места в буфере to.