Організація зв'язку між процесами за допомогою установки логічного з'єднання

Тепер подивимося, які дії нам знадобляться для організації взаємодії процесів за допомогою протоколу TCP, тобто за допомогою створення логічного з'єднання. І почнемо, як і в розділі "Використовування моделі клієнт-сервер для взаємодії видалених процесів" поточного семінару, з простої життєвої аналогії. Якщо взаємодія процесів через датаграминагадує спілкування людей по листуванню, то для протоколу TCP кращою аналогією є спілкування людей по телефону.

Які дії повинен виконати клієнт для того, щоб зв'язатися по телефону з сервером? По-перше, необхідно придбати телефон (створити сокет), по-друге, підключити його на АТС – одержати номер (набудувати адресу сокета). Далі вимагається подзвонити серверу (встановити логічне з'єднання). Після встановлення з'єднання можна неодноразово обмінюватися з сервером інформацією (писати і читати з потоку даних). Після закінчення взаємодії потрібно повісити трубку (закрити сокет).

Перші дії серверу аналогічні діям клієнта. Він повинен придбати телефон і підключити його на АТС (створити сокет і набудувати його адресу). А ось далі поведінка клієнта і серверу різно. Уявіть собі, що телефони спочатку продаються з вимкненим дзвінком. Дзвонити по них можна, а ось прийняти дзвінок – ні. Для того, щоб ви могли поспілкуватися, необхідно включити дзвінок. В термінах сокетів це означає, що TCP-сокет за умовчанням створюється в активному стані і призначений не для прийому, а для встановлення з'єднання. Для того, щоб з'єднання прийняти, сокет вимагається перевести в пасивний стан.

Якщо дві люди розмовляють по телефону, то спроба інших людей додзвонитися до них виявиться невдалою. Йтиме сигнал "зайнято", і з'єднання не встановиться. В той же час хотілося б, щоб клієнт в такій ситуації не діставав відмову в обслуговуванні, а чекав своєї черги. Подібне спостерігається в різних телефонних довідкових, коли ви чуєте "Чекайте, будь ласка, відповіді. Вам обов'язково відповість оператор". Тому наступна дія серверу – це створення черги для обслуговування клієнтів. Далі сервер повинен дочекатися встановлення з'єднання, прочитати інформацію, передану по лінії зв'язку, обробити її і відправити одержаний результат назад. Обмін інформацією може здійснюватися неодноразово. Помітимо, що сокет, що знаходиться в пасивному стані, не призначений для операцій прийому і передачі інформації. Для спілкування на сервері під час встановлення з'єднання автоматично створюється новий потоковий сокет, через який і проводиться обмін даними з клієнтами. Після закінчення спілкування сервер "кладе трубку" (закриває цей новий сокет ) і відправляється чекати чергового дзвінка.

Схемно ці дії виглядають так, як показано на рисунку 15–16.7. Як і у разі протоколу UDP окремим діям або їх групам відповідають системні виклики, частково співпадаючі з викликами для протоколу UDP. Їх назви написані праворуч від блоків відповідних дій.

Для протоколу TCP нерівноправність процесів клієнта і серверу видна особливо виразно у відмінності системних викликів, що використовуються. Для створення сокетів і там, і там як і раніше використовується системний виклик socket(). Потім набори системних викликів стають різними.

Для прив'язки серверу до IP-адреси і номера порту, як і у разі UDP- протоколу, використовується системний виклик bind(). Для процесу клієнта ця прив'язка з'єднана з процесом встановлення з'єднання з сервером в новому системному виклику connect() і прихована від очей користувача. Усередині цього виклику операційна система здійснює настройку сокета на вибраний нею порт і на адресу будь-якого мережного інтерфейсу. Для перекладу сокета на сервері в пасивний стан і для створення черги з'єднань служить системний виклик listen(). Сервер чекає з'єднання і одержує інформацію про адресу клієнта, що з'єднався з ним, за допомогою сі стемного виклику accept(). Оскільки встановлене логічне з'єднання виглядає з боку процесів як канал зв'язку, що дозволяє обмінюватися даними за допомогою потокової моделі, для передачі і читання інформації обидва системні виклики використовують вже відомі нам системні виклики read() і write(), а для завершення з'єднання – системний виклик close(). Необхідно відзначити, що при роботі з сокетами виклики read() і write() володіють тими ж особливостями поведінки, що і при роботі з pip’ами і FIFO (див. семінар 5).

 

Мал. 15-16.7. Схема взаємодії клієнта і серверу для протоколу TCP