Sistemas de Operação Sockets

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1 Sistemas de Operação Sockets O que é um socket? Uma interface de comunicação entre processos que podem ou não residir na mesma máquina, mas que não precisam estar relacionados. É usado normalmente para implementar um modelo cliente/servidor em aplicações. Funcionamento geral: uma aplicação cria um socket o tipo do socket determina o estilo de comunicação (fiável vs. não fiável) envia dados para o socket para transmissão para a rede recebe dados do socket (enviados através da rede por alguma aplicação) DCC/FCUP Fernando Silva Sistemas de Operação 1

2 Existem 2 tipos principais de sockets ËÇ Ã ËÌÊ Å(a.k.a. TCP) - definem canais: ligados bi-direccionais, fiáveis na entrega, com ordem de comunicação assegurada, analogia: ligação telefónica (precisa que se estabeleça um circuito virtual) ËÇ Ã Ê Å(a.k.a. UDP) - definem canais: sem noção de ligação (os pacotes incluem o endereço de cada pacote) não são fiáveis na entrega, não garantem ordem analogia: os serviços de correio postal (e.g. CTT). DCC/FCUP Fernando Silva Sistemas de Operação 2

3 Criação de sockets em C Ó : descriptor ÒØ Ó Ó Ø ÓÑ Ò ØÝÔ ÔÖÓØÓÓе do socket, um inteiro; valor -1 se não puder ser criado; ÓÑ Ò: inteiro a especificar o domínio da comunicação, (protocolo IPv4) é comum; e.g. ÁÆ Ì ØÝÔ : tipo ÔÖÓØÓÓÐ: especifica comunicação:ëç à ËÌÊ ÅouËÇ Ã Ê Å de o protocolo (habitualmente é¼i.e. protocolo IP); ver lista em» Ø»ÔÖÓØÓÓÐ. Esta função apenas cria a interface do socket! DCC/FCUP Fernando Silva Sistemas de Operação 3

4 Atribuir um nome ao socket a função bind Para que um socket possa ser usado por aplicações cliente numa rede tem de ter nome; Ø ØÙ : código ÒØ Ø ØÙ Ò Ó ² ÖÔÓÖØ Þ µ de erro; -1 se o bind falhar; Ó : descriptor do socket; ÖÔÓÖØ: estrutura com o endereço (IP) e porta da máquina (habitualmente ÁÆ Ê Æ -éescolhido um endereço local) Þ : o tamanho (em bytes) da estrutura ÖÔÓÖØ Nota: cada máquina tem portas, estando algumas reservadas para aplicações específicas e.g. portas 20 e 21 FTP, 80 HTTP, etc. DCC/FCUP Fernando Silva Sistemas de Operação 4

5 O bind nem sempre é necessário Quando o socket é do tipo: se apenas fizer envio, não precisa do bind: o OS procura uma porta sempre que necessário; ËÇ Ã Ê Å se recebe, então precisa do bind; destino determinado no setup da comunicação; ËÇ Ã ËÌÊ Å não precisa de saber a porta que envia (no setup da comunicação, a parte que recebe é informada da porta) DCC/FCUP Fernando Silva Sistemas de Operação 5

6 Estabelecimento da comunicação: SOCK_STREAM Não precisa de se estabelecer uma ligação prévia As ligações são estabelecidas por dois tipos de participantes: passivo: espera que um participante activo faça o pedido de ligação; activo: inicia um pedido de ligação ao lado passivo; uma vez estabelecida a aligação, os participantes activo e passivo são análogos, i.e. ambos podem enviar e receber dados qualquer um pode terminar a ligação DCC/FCUP Fernando Silva Sistemas de Operação 6

7 Estabelecimento da comunicação (cont.) Os passos no estabelecimento de uma ligação são: Passo 1: (part. passivo) fica à escuta de pedidos de ligação Passo 2: (part. activo) faz pedido e estabelece ligação Passo 3: (part. passivo) aceita pedido de ligação Passo 4: (part. passivo) comunica dados Passo 5: (part. activo) comunica dados quando um pedido de ligação é aceite, tal acontece num novo socket o socket antigo continua à escuta de outros participantes activos DCC/FCUP Fernando Silva Sistemas de Operação 7

8 Funções de ligação: listen e accept Funções invocadas pelo participante passivo: Ø ØÙ : 0 ÕÙ Ù Ð Ò: número ÒØ Ø ØÙ Ð Ø Ò Ó ÕÙ Ù Ð Òµ Ó : descriptor ligação esta função éòó¹ ÐÓÕÙ ÒØ, se estiver em escuta; -1 se houver erro; do socket; de participantes activos que podem esperar por uma isto é retorna de imediato Ò Û Ó : o ÒØÒ Û Ó ÔØ Ó ²Ò Ñ ²Ò Ñ Ð Òµ novo socket para a comunicação Ó : descriptor do socket de escuta Ò Ñ : endereço do participante activo ( ØÖÙØ Ó Ö) Ò Ñ Ð Ò: sizeof(name) DCC/FCUP Fernando Silva Sistemas de Operação 8

9 esta função é ÐÓÕÙ ÒØ, isto é, só retorna após ser estabelecida a ligação; DCC/FCUP Fernando Silva Sistemas de Operação 9

10 Pedido de ligação Ø ØÙ : 0 ÒØ Ø ØÙ ÓÒÒ Ø Ó ²Ò Ñ ²Ò Ñ Ð Òµ se a ligação for bem sucedida; -1 caso contrário; Ó : descriptor do socket de ligação; Ò Ñ : endereço do participante passivo ( ØÖÙØ Ó Ö) Ò Ñ Ð Ò: sizeof(name) esta função é ÐÓÕÙ ÒØ, isto é só retorna após ser estabelecida a ligação; DCC/FCUP Fernando Silva Sistemas de Operação 10

11 Envio/Recepção de dados (ËÇ Ã ËÌÊ Å) ÓÙÒØ: bytes Ù : Ö, buffer ÒØÓÙÒØ Ò Ó ² Ù Ð Ò Ð µ enviados (-1 se erro) Ó : descriptor do socket de comunicação; a ser transmitido Ð Ò: tamanho do buffer (bytes) Ð : opções especiais (habitualmente 0) ÓÙÒØ: bytes Ù :ÚÓ, buffer ÒØÓÙÒØ Ö Ú Ó ² Ù Ð Ò Ð µ recebidos (-1 se erro) recebido Ð Ò: tamanho do buffer (bytes) Ð : opções especiais (habitualmente 0) funções ÐÓÕÙ ÒØ ; retornam após envio/recepção; DCC/FCUP Fernando Silva Sistemas de Operação 11

12 Envio/Recepção de dados (ËÇ Ã Ê Å) ÓÙÒØ Ó Ù Ð Ò: como do destino ( ØÖÙØ Ó Ö) no Ò ÒØÓÙÒØ Ò ØÓ Ó ² Ù Ð Ò Ð ² Ö ÖÐ Òµ Ö: endereço ÖÐ Ò: sizeof(addr) ÓÙÒØ Ó Ù Ð Ò: como da origem ( ØÖÙØ Ó Ö) noö Ú ÒØÓÙÒØ Ö Ú ÖÓÑ Ó ² Ù Ð Ò Ð ² Ö ÖÐ Òµ Ö: endereço ÖÐ Ò: sizeof(addr) funções ÐÓÕÙ ÒØ ; retornam após envio/recepção; DCC/FCUP Fernando Silva Sistemas de Operação 12

13 Fecho de ligação Quando se termina de usar um socket, deve-se fechá-lo; Ø ØÙ : 0 ÒØ Ø ØÙ ÐÓ Ó µ se bem sucedido; -1 caso contrário; Ó : descriptor do socket a fechar; a operação de fecho liberta uma ligação (ËÇ Ã ËÌÊ Å) e pelo socket; liberta a porta usada DCC/FCUP Fernando Silva Sistemas de Operação 13

14 ÓÖØ Ò Ñ ÐÝ»» Ö Ñ ÐÝ º ÁÆ Ì Ù ÓÖØ Ò ÔÓÖØ»» ÔÓÖØ ¼¹ µ ØÖÙØ Ó Ö Òß Ð Ö Þ ÖÓ»»ÒÓÙ Ó ØÖÙØ Ò Ö Ò Ö»» ÒØ ÖÒ Ø Ö estrutura Ó Ö A Genérica: Ù ÓÖØ Ñ ÐÝ»» Ö Ñ ÐÝ º ÍÆÁ Específica para Internet: Ð Ö Ø ½»»ÓÑÓÙ ÖÓ ÐØ ÑÓ ½ ÝØ ØÖÙØ Ó Öß Ð ÙÒ Ò ÐÓÒ Ö»» ¾¹ Ø ÝØ µ DCC/FCUP Fernando Silva Sistemas de Operação 14 ØÖÙØ Ò Öß

15 ÒÐÙ Ø Ð º ÒÐÙ ÙÒ Ø º ÒÐÙ ÖÖÒÓº ÒÐÙ Ø Óº ÒÐÙ Ý»ØÝÔ º ÒÐÙ Ý» Ó Øº ÒÐÙ Ò Ø Ò Ø» Òº ÒÐÙ ØÖ Ò º Ò Å ÈÇÊÌ ¼»»ÔÓÖØ Ð ÓÔ Ö Ð ÒØ ÒÐÙ ÖÔ» Ò Øº ÒØÑ Ò ÚÓ µ ß ÒØ Ó Ò Û Ò ÃÄÇ ½¼»»Ñ ÜÐ Ô Ò ÒØ ØÖÙØ Ó Ö ÒÑÝ Ö»»Ñ Ò Ò Ó Ò Ö Ó ØÖÙØ Ó Ö ÒÐ Ö»» Ò Ó Ò Ö Ó Ð ÒØ Ó Ð Ò Ø Ò Þ»» ÙØ Ñ Ó ÒÓÚ Ð ÑÒ Û Ó Ó Ø ÁÆ Ì ËÇ Ã ËÌÊ Å ¼µµ ¹½µß Ü Ø ½µ ÐÑÝ Öº Ò Ñ ÐÝ ÁÆ Ì»»Ò ØÛÓÖ ÝØ ÓÖ Ö Ô ÖÖÓÖ Ó Ø µ» ÍÈ ÖÒ Ò ÓË ÐÚ Ë Ø Ñ ÇÔ Ö Ó ½ ÑÝ Öº Ò ÔÓÖØ ØÓÒ Å ÈÇÊ̵»»ÓÒÚ ÖØ Ô Ö ÓÖØ Exemplo de um servidor (envia Ola Mundo )

16 Ñ Ñ Ø ² ÑÝ Öº Ò Þ ÖÓµ ³ ¼³ µ»»ö ØÓ Ó ØÖÙØ Þ ÖÓ Ò Ó ØÖÙØ Ó Ö µ²ñý Ö Þ Ó ØÖÙØ Ó Öµµ ¹½µß ÑÝ Öº Ò Öº Ö ÁÆ Ê Æ»» غ ÙØÓÑ Ø Ñ ÒØ ÁÈ Ü Ø ½µ Ð Ð Ø Ò Ó ÃÄÇ µ ¹½µß Ô ÖÖÓÖ Ò µ Ü Ø ½µ Ô ÖÖÓÖ Ð Ø Ò µ»» ÐÓ Ô Ö Ð Ò Þ Þ Ó ØÖÙØ Ó Ö Òµ Ò Û ÔØ Ó ØÖÙØ Ó Ö µ²ð Ö ² Ò Þ µµ ¹½µß ÐÛ Ð ½µß ÓÒØ ÒÙ ÐÔÖ ÒØ ÖÚ Ö Ô Ó Ð Ó ± Ò Ò Ø ÒØÓ Ð Öº Ò Öµµ Ô ÖÖÓÖ ÔØ µ»»ôöó Ó Ð ÓÔ Ö Ö ÔÓÒ Ö ÓÔ Ó ÐÓ Ó µ»»òóôö ÓÐ Ø Ò Ö ÓÖ µµß Ô ÖÖÓÖ Ò µ ÐÓ Ò Û µ Ü Ø ¼µ Ð Ò Ò Û ÇÐ ÑÙÒ Ó Ò ½ ¼µ ¹½µß ÒÓÔÖ Ø Ö ÔØÓÖ Ö ØÙÖÒ¼ ÐÐÐÓ Ò Û µ»»ô» ÍÈ ÖÒ Ò ÓË ÐÚ Ë Ø Ñ ÇÔ Ö Ó ½

17 Ð DCC/FCUP Fernando Silva Sistemas de Operação 17

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