UNIX: взаимодействие процессов - Уильям Стивенс

В Solaris 2.x Sun переименовала службу отображения портов в RPCBIND. Причина этого изменения заключается в том, что термин «порт» подразумевает порт Интернета, тогда как пакет TI-RPC может работать с любым сетевым протоколом, а не только с TCP и UDP. Мы будем использовать традиционное название «программа отображения портов» (port mapper). Далее в этой главе мы будем подразумевать, что на данном узле поддерживаются только протоколы TCP и UDP.

Сервер и клиент работают следующим образом:

1. При переходе системы в многопользовательский режим запускается пpoгрaммa отображения портов. Исполняемый файл этого демона обычно называется portmap или rpcbind.

2. При запуске сервера его функция main, являющаяся частью заглушки сервера, создаваемой rpcgen, вызывает библиотечную функцию svc_create. Эта функция выясняет, какие сетевые протоколы поддерживаются узлом, и создает конечную точку (например, сокет) для каждого протокола, связывая временные порты с конечными точками протоколов TCP и UDP. Затем она связывается с локальной пpoгрaммoй отображения портов для регистрации временных номеров портов TCP и UDP вместе с номером программы и номером версии.

Сама программа отображения портов также представляет собой программу RPC, и сервер регистрируется с помощью вызовов RPC (обращенных к известному порту 111). Описание процедур, поддерживаемых пpoгрaммoй отображения портов, дается в стандарте RFC 1833 [20]. Существуют три версии этой программы RPC: вторая версия работает только с портами TCP и UDP, а версии 3и 4 представляют собой новые версии, работающие по протоколу RPCBIND.

Можно получить список всех пpoгрaмм RPC, зарегистрированных в пpoгрaм-ме отображения портов, запустив пpoгрaммy rpcinfo. Мы можем запустить эту программу, чтобы убедиться, что порт с номером 111 используется самой программой отображения портов:

solaris % rpcinfo –p

program vers proto port service

100000 4 tcp 111 rpcbind

100000 3 tcp 111 rpcbind

100000 2 tcp 111 rpcbind

100000 4 udp 111 rpcbind

100000 3 udp 111 rpcbind

100000 2 udp 111 rpcbind

(Мы исключили множество несущественных в данный момент строк вывода.) Мы видим, что Solaris 2.6 поддерживает все три версии протокола, все на порте 111, причем как TCP, так и UDP. Соответствие номеров пpoгрaмм RPC их именам обычно устанавливается в файле /etc/rpc. Запустив ту же программу в BSD/OS 3.1, увидим, что в этой системе поддерживается только вторая версия программы отображения портов:

bsdi % rpcinfo –p

program vers proto port

100000 2 tcp 111 portmapper

100000 2 udp 111 portmapper

В Digital Unix 4.0В также поддерживается только вторая версия:

alpha % rpcinfo –p

program vers proto port

100000 2 tcp 111 portmapper

100000 2 udp 111 portmapper

Затем процесс сервера приостанавливает работу, ожидая поступления запросов от клиентов. Это может быть новое соединение TCP или приход дей-тaгрaммы UDP в порт UDP. Если мы запустим rpcinfo после запуска сервера из листинга 16.3, мы увидим следующий результат:

solaris % rpcinfo –p

program vers proto port service

8243773444 1 udp

8243773444 1 tcp

где 824377344 соответствует 0x31230000 (номер пpoгрaммы, присвоенный ей в листинге 16.1). В том же листинге мы присвоили программе номер версии 1. Обратите внимание, что сервер готов принимать запросы от клиентов по протоколам TCP и UDP и клиент может выбирать, какой из этих протоколов он будет использовать при создании дескриптора клиента (последний аргумент clnt_create в листинге 16.2).

3. Клиент запускается и вызывает clnt_create. Аргументами (листинг 16.2) являются имя узла или IP-адрес сервера, номер пpoгрaммы, номер версии и строка, указывающая протокол связи. Запрос RPC направляется пpoгрaммe отображения портов узла сервера (для этого сообщения обычно используется протокол UDP), причем запрашивается информация об указанной версии указанной программы с указанным протоколом. В случае успеха номер порта сохраняется в дескрипторе клиента для обработки всех последующих вызовов RPC через этот дескриптор.

В листинге 16.1 мы присвоили нашей программе номер 0x31230000. 32-разрядные номера пpoгрaмм подразделяются на группы, приведенные в табл. 16.1.

Таблица 16.1. Диапазоны номеров программ для Sun RPC 

Номер программы Описание 0x00000000–0x1fffffff Определена Sun 0x20000000–0x3fffffff Определена пользователем 0x40000000–0x5fffffff Временная (для приложений, написанных заказчиком) 0x60000000–0xffffffff Зарезервированы

Пpoгрaммa rpcinfо выводит список программ, зарегистрированных в системе. Другим источником информации о пpoгрaммax RPC могут являться файлы с расширением .х в каталоге /usr/inciude/rpcsvc.

Inetd и серверы RPC

По умолчанию серверы, созданные с помощью rpcgen, могут вызываться сервером верхнего уровня inetd. Этот сервер описывается в разделе 12.5 [24]. Изучение содержимого заглушки сервера, создаваемой rpcgen, показывает, что при запуске функции main сервера она проверяет, является ли стандартный поток ввода конечной точкой XTI, и если так, то предполагается, что сервер был запущен демоном inetd.

После создания сервера RPC, который будет вызываться inetd, следует добавить информацию об этом сервере в файл /etc/inetd.conf. Туда помещаются следующие данные: имя программы RPC, поддерживаемые номера программ, протоколы и полное имя исполняемого файла сервера. В качестве примера мы приводим строку из конфигурационного файла Solaris:

rstatd/2-4 tli rpc/datagram_v wait root /usr/lib/netsvc/rstat/rpc.rstatd rpc.rstatd

Первое поле содержит имя пpoгрaммы (которому будет сопоставлен номер с помощью файла /etc/rpc); поддерживаются версии 2, 3 и 4. Следующее поле задает конечную точку XTI (или сокет), третье поле говорит о том, что поддерживаются все протоколы видимых дeйтaгрaмм. Если свериться с содержимым файла /etc/netconfig, мы узнаем, что таких протоколов два: UDP и /dev/clts. Глава 29 [24] описывает этот файл и адреса XTI. Четвертое поле (wait) указывает демону inetd на необходимость ожидания завершения этого сервера перед включением режима ожидания запроса клиента для конечной точки XTI. Все серверы RPC указывают атрибут wait в конфигурационном файле /etc/inetd.conf.

Следующее поле, root, указывает идентификатор пользователя, с которым будет выполняться пpoгрaммa. Последние два поля задают полное имя исполняемого файла пpoгрaммы и имя пpoгрaммы вместе с необходимыми аргументами командной строки (у данной пpoгрaммы они отсутствуют).

Демон inetd создаст конечные точки XTI и зарегистрирует их в программе отображения портов для соответствующих номеров пpoгрaмм и версий. Мы можем убедиться в этом с помощью rpcinfo:

solaris % rpcinfo | grep statd

100001 2 udp    0.0.0.0.128.11 rstatd superuser

100001 3 udp    0.0.0.0.128.11 rstatd superuser

100001 4 udp    0.0.0.0.128.11 rstatd superuser

100001 2 ticlts 000020.  rstatd superuser

100001 3 ticlts 000020.  rstatd superuser

100001 4 ticlts 000020.  rstatd superuser

Четвертое поле содержит адреса XTI, причем 128×256+11 = 32779, и данное значение является временным номером порта, присвоенным этой концевой точке UDP.

Когда дейтаграмма UDP поступает в порт 32779, демон inetd обнаруживает готовность этой дейтаграммы к обработке и вызывает fork, а затем exec для запуска программы /usr/lib/netsvc/rstat/rpc.rstatd. Перед вызовами fork и exec концевая точка XTI будет скопирована в дескрипторы 0, 1 и 2, а все прочие дескрипторы inetd будут закрыты (рис. 12.7 [24]). Демон inetd также прекратит слушать эту конечную точку XTI, не реагируя на запросы пользователей до тех пор, пока сервер (дочерний процесс по отношению к inetd) не завершит работу. Это поведение определяется атрибутом wait.

Предположим, что эта программа была создана с помощью rpcgen. Тогда она сможет распознать конечную точку XTI, подключенную к стандартному потоку ввода, и инициализировать ее как конечную точку сервера RPC. Это осуществляется вызовом функций RPC svc_tli_create и svc_reg, которые в данной книге не рассматриваются. Вторая функция (вопреки названию) не регистрирует сервер в программе отображения портов — это делается лишь однажды, при запуске сервера. Функция svc_run прочитает пришедшую дейтаграмму и вызовет соответствующую процедуру сервера для обработки запроса клиента.

В обычной ситуации серверы, запускаемые демоном inetd, обрабатывают один запрос клиента и завершают работу, после чего inetd переходит в режим ожидания следующего запроса. Для оптимизации работы системы серверы RPC, созданные rpcgen, ждут поступления нового запроса от клиента в течение некоторого времени (по умолчанию 2 минуты). В этом случае дейтаграмма обрабатывается уже запущенным сервером. Это исключает накладные расходы на вызов fork и exec при поступлении нескольких клиентских запросов подряд. По истечении периода ожидания сервер завершает работу, а демону inetd отсылается сигнал SIGCHLD, после чего он переходит в режим ожидания дейтаграмм по XTI.