UNIX: взаимодействие процессов - Уильям Стивенс

1. Общий тайм-аут определяет время ожидания ответа сервера клиентом. Это значение используется протоколами TCP и UDP.

2. Тайм-аут повтора используется только UDP и определяет время ожидания между повторами запросов клиента, если ответ от сервера не приходит.

Для протокола TCP необходимость во введении тайм-аута повтора отсутствует, поскольку этот протокол является надежным. Если сервер Не получает запроса от клиента, время ожидания по протоколу TCP со стороны клиента закончится и клиент повторит передачу. Когда сервер получает запрос клиента, он уведомляет об этом последний. Если уведомление о получении будет утрачено по пути к клиенту, тот должен будет еще раз переслать запрос. Повторные запросы сбрасываются сервером, но уведомления об их получении отсылаются клиенту. В надежных протоколах правильность доставки (время ожидания, повторная передача, обработка лишних копий данных и лишних уведомлений) обеспечивается на транспортном уровне и не входит в задачи библиотеки RPC. Один запрос, отправленный клиентом на уровне RPC, будет получен сервером ровно в одном экземпляре на уровне RPC. В противном случае клиент RPC получит сообщение о невозможности связаться с сервером. При этом совершенно не важно, что происходит на сетевом и транспортном уровнях.

После создания дескриптора клиента можно использовать функцию clnt_control для получения информации и изменения свойств клиента. Эта функция работает аналогично fcntl для дескрипторов файлов или getsockopt и setsockopt для сокетов:

#include <rpc/rpc.h>

bool_t clnt_control(CLIENT *cl, unsigned int request, char *ptr);

/* Возвращает TRUE в случае успешного завершения, FALSE – в случае ошибки */

Здесь cl представляет собой дескриптор клиента, а на что указывает ptr — зависит от значения request.

Изменим программу-клиент из листинга 16.2, добавив в нее вызов данной функции, и выведем значения тайм-аутов. В листинге 16.9 приведен текст новой программы-клиента.

Листинг 16.9. Клиент, получающий и печатающий значения времени ожидания RPC

//sunrpc/square5/client.c

1  #include "unpipc.h"

2  #include "square.h"

3  int

4  main(int argc, char **argv)

5  {

6   CLIENT *cl;

7   square_in in;

8   square_out *outp;

9   struct timeval tv;

10  if (argc != 4)

11   err_quit("usage: client <hostname> <integer-value> <protocol>");

12  cl = Clnt_create(argv[1], SQUARE_PROG, SQUARE_VERS, argv[3]);

13  Clnt_control(cl, CLGET_TIMEOUT, (char*)&tv);

14  printf("timeout = %ld sec, %ld usecn", tv.tv_sec, tv.tv_usec);

15  if (clnt_control(cl, CLGET_RETRY_TIMEOUT, (char *) &tv) == TRUE)

16   printf("retry timeout = %ld sec, %ld usecn", tv.tv_sec, tv.tv_usec);

17  in.arg1 = atol(argv[2]);

18  if ((outp = squareproc_1(&in, cl)) == NULL)

19   err_quit("%s", clnt_sperror(cl, argv[1]));

20  printf(result: %ldn", outp->res1);

21  exit(0);

22 }

Используемый протокол является аргументом командной строки

10-12 Теперь протокол, являющийся последним аргументом clnt_create, указывается в качестве нового параметра командной строки.

Получение значения общего тайм-аута

13-14 Первым аргументом clnt_control является дескриптор клиента, вторым — тип запроса, а третьим — указатель на буфер. Наш первый запрос имеет значение CLGET_TIMEOUT; при этом возвращается значение общего тайм-аута в структуре timeval, адрес которой передается третьим аргументом. Этот запрос корректен для всех протоколов.

Попытка получения тайм-аута повтора

15-16 Следующий запрос имеет значение CLGET_RETRY_TIMEOUT. При этом должно возвращаться значение тайм-аута повтора, но этот запрос корректен только для протокола UDP. Следовательно, если функция возвращает значение FALSE, мы ничего не печатаем.

Изменим также и программу-сервер, добавив в нее ожидание продолжительностью 1000 секунд вместо 5, чтобы гарантировать получение тайм-аута по запросу клиента. Запустим сервер на узле bsdi, а клиент запустим дважды, один раз указав в качестве протокола TCP, а другой — UDP. Результат будет не таким, как мы ожидали:

solaris % date ; client bsdi 44 tcp ; date

Wed Apr 22 14:46:57 MST 1998

timeout = 30 sec, 0 usec       тайм-аут 30 секунд

bsdi: RPC: Timed out

Wed Apr 22 14:47:22 MST 1998   но прошло только 25 секунд

solaris % date ; client bsdi 55 udp ; date

Wed Apr 22 14:48:05 MST 1998

timeout = –1 sec, –1 usec      ерунда какая-то

retry timeout = 15 sec, 0 usec это значение кажется правильным

bsdi: RPC: Timed out

Wed Apr 22 14:48:31 MST 1998   около 25 секунд спустя

В случае с протоколом TCP значение тайм-аута, возвращенное clnt_control, было 30 секунд, но библиотека возвратила ошибку через 25 секунд. Для протокола UDP было получено значение общего тайм-аута –1.

Чтобы понять, что тут происходит, изучим текст заглушки клиента — функции squareproc_1 в файле square_clnt.c, созданном rpcgen. Эта функция вызывает библиотечную функцию с именем clnt_call, причем последним аргументом является структура типа timeval с именем TIMEOUT, объявляемая в этом файле, и инициализируется она значением 25 секунд. Этот аргумент clnt_call отменяет значение общего тайм-аута в 30 секунд для TCP и –1 для UDP. Он используется всегда, если клиент не устанавливает общий тайм-аут явно вызовом clnt_control с запросом CLSET_TIMEOUT. Если мы хотим изменить значение общего тайм-аута, следует вызывать clnt_control, а не изменять содержимое заглушки клиента. 

ПРИМЕЧАНИЕ

Единственный способ проверить значение тайм-аута повтора для протокола UDP заключается в просмотре пакетов с помощью tcpdump. При этом можно увидеть, что первая дейтаграмма отправляется сразу после запуска клиента, а следующая — примерно 15 секунд спустя.

Управление соединением по TCP

Если мы будем наблюдать с помощью tcpdump за работой клиента и сервера из предыдущего примера, связывающихся по протоколу TCP, мы увидим, что сначала происходит установка соединения (трехэтапное рукопожатие TCP), затем отправляется запрос клиента и сервер отсылает уведомление о приеме этого запроса. Через 25 секунд после этого клиент отсылает серверу FIN, что вызвано завершением работы клиента, после чего следуют оставшиеся три этапа завершения соединения по TCP. В разделе 2.5 [24] эти этапы описаны подробно.

Мы хотим показать, что Sun RPC использует соединение по TCP следующим образом: новое соединение по TCP устанавливается при вызове clnt_create и оно используется для всех вызовов процедур, связанных с указанной программой и версией. Соединение по TCP завершается явно вызовом clnt_destroy или неявно по завершении процесса клиента:

#include <rpc/rpc.h>

void clnt_destroy(CLIENT *cl);

Начнем с клиента из листинга 16.2 и изменим его, добавив второй вызов процедуры сервера, вызовы clnt_destroy и pause. В листинге 16.10 приведен текст новой программы-клиента.

Листинг 16.10. Клиент для изучения свойств соединения по TCP

//sunrpc/square9/client.c

1  #include "unpipc.h" /* наш заголовочный файл*/

2  #include "square.h" /* создается rpcgen */

3  int

4  main(int argc, char **argv)

5  {

6   CLIENT, *cl;

7   square_in in;

8   square_out *outp;

9   if (argc != 3)

10   err_quit("usage: client <hostname> <integer-value>");

11  cl = Clnt_create(argv[1], SQUARE_PROG, SQUARE_VERS, "tcp");

12  in.arg1 = atol(argv[2]);

13  if ((outp = squareproc_1(&in, cl)) == NULL)

14   err_quit("%s", clnt_sperror(c1, argv[1]));

15  printf("result: %ldn", outp->res1);

16  in.arg1 *= 2;

17  if ((outp = squareproc_1(&in, cl)) == NULL)

18   err_quit("%s", clnt_sperror(cl, argv[1]));

19  printf("result: %ldn", outp->res1);

20  clnt_destroy(cl);

21  pause();

22  exit(0);

23 }

После запуска получим ожидаемый результат:

solaris % client kalae 5

result: 25

result: 100

программа в состоянии ожидания, пока мы не завершим ее вручную

Однако проверить наши предыдущие утверждения можно лишь с помощью результатов работы программы tcpdump. Она показывает, что создается одно соединение по TCP (вызовом clnt_create) и оно используется для обоих запросов клиента. Соединение завершается вызовом clnt_destroy, хотя клиент при этом и не завершает свою работу.

Идентификатор транзакций

Другая часть стратегии тайм-аутов и повторных передач заключается в использовании идентификаторов транзакций (transaction ID или XID) для распознавания запросов клиента и ответов сервера. Когда клиент вызывает функцию RPC, библиотека присваивает этому вызову 32-разрядный целочисленный номер и это значение отсылается в запросе RPC. Сервер должен добавить к своему ответу этот номер. При повторной отсылке запроса идентификатор не меняется. Служит он двум целям: