Sockets. André Restivo. April 29, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

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1 Sockets André Restivo Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto April 29, 2013 André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

2 Sumário 1 Introdução 2 Cliente/Servidor 3 API C++ 4 André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

3 Outline Introdução 1 Introdução 2 Cliente/Servidor 3 API C++ 4 André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

4 Introdução Sockets em C++ Os sockets são um protocolo independente que permite a criação de ligações entre processos. Os sockets podem ser: baseados em conexões ou sem conexão: Existe uma conexão estabelecida antes da comunicação ou cada pacote indica o seu destino? baseados em pacotes ou streams: As mensagens têm um tamanho ou são um fluxo contínuo de dados? com ou sem garantia de entrega: As mensagens podem ser perdidas, duplicadas, reordenadas ou corrompidas? André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

5 Introdução Características Um socket é caracterizado pelo seu domínio, tipo e protocolo. Domínios comuns são: AF_UNIX: UNIX pathname AF_INET: host and port number Tipos comuns são: circuito virtual: dados recebidos pelo ordem correta e com garantia de entrega. datagrama: ordem aleatória e sem garantia de entrega. André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

6 Introdução Protocolos Cada tipo de socket tem um ou mais protocolos possíveis: TCP/IP (circuitos virtuais) UDP (datagramas) Utilização de sockets: Baseados em conexões para ligações cliente/servidor em que o servidor fica à espera de uma ligação do cliente. Sem conexão para ligações P2P em que os processos são simétricos. André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

7 Outline Cliente/Servidor 1 Introdução 2 Cliente/Servidor 3 API C++ 4 André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

8 Cliente/Servidor Comunicação: Servidor O servidor realiza as seguintes acções: socket: create the socket bind: give the address of the socket on the server listen: specifies the maximum number of connection requests that can be pending for this process accept: establish the connection with a specific client send,recv: stream-based equivalents of read and write (repeated) shutdown: end reading or writing close: release kernel data structures André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

9 Cliente/Servidor Comunicação: Cliente O cliente realiza as seguintes acções: socket: create the socket connect: connect to a server send,recv: (repeated) shutdown close André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

10 Outline API C++ 1 Introdução 2 Cliente/Servidor 3 API C++ 4 André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

11 API C++ socket #i n c l u d e <s y s / t y p e s. h> #i n c l u d e <s y s / s o c k e t. h> i n t s o c k e t ( i n t domain, i n t type, i n t p r o t o c o l ) ; Retorna um descritor de ficheiro (file descriptor) ou -1 se falhar O domínio é normalmente AF_INET. type pode ser: SOCK STREAM: Circuito virtual SOCK DGRAM: Datagrama protocol é normalmente 0. André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

12 API C++ bind #i n c l u d e <s y s / t y p e s. h> #i n c l u d e <s y s / s o c k e t. h> i n t b i n d ( i n t sockfd, s t r u c t s o c k a d d r my_addr, i n t a d d r l e n ) ; sid: é o socket id (file descriptor devolvido bind). addrptr: um apontador para a estrutura do endereço (depende do tipo de ligação). len: o tamanho de *addrptr Associa um socket id com um endereço de forma a que outros processos se possam ligar. No caso de usarmos IP (internet protocol) o endereço é da forma endereço IP + porta. André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

13 connect API C++ #i n c l u d e <s y s / t y p e s. h> #i n c l u d e <s y s / s o c k e t. h> i n t c o n n e c t ( i n t sockfd, s t r u c t s o c k a d d r serv_addr, i n t a d d r l e n ) Especifica o endereço (addrptr) ao qual o cliente se quer ligar. Retorna 0 se tiver sucesso ou -1 se falhar. André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

14 listen API C++ i n t l i s t e n ( i n t sockfd, i n t b a c k l o g ) ; size: número de ligações que podem ficar pendentes. Normalmente no máximo 5. Retorna 0 se tiver sucesso ou -1 se falhar. André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

15 accept API C++ #i n c l u d e <s y s / t y p e s. h> #i n c l u d e <s y s / s o c k e t. h> i n t a c c e p t ( i n t sockfd, s t r u c t s o c k a d d r addr, s o c k l e n _ t a d d r l e n Retorna o socket id e endereço do cliente que se ligou ao socket. lenptr: máximo tamanho da estrutura do endereço. Retorna o valor real. Espera por uma ligação, e quando esta chega cria um socket para ela. André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

16 API C++ Tipos de Servidor Duas formas de usar o accept: Servidor iterativo: Apenas um socket é aberto de cada vez. Quando uma ligação termina, o socket é fechado e podemos aceitar outra ligação. Servidor multi-processo: Depois de um accept é criado um novo process/thread filho para tratar da ligação. Em alguns casos os processos filho são criados mesmo antes das ligações serem aceites. André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

17 Tipos de Servidor API C++ André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

18 send API C++ i n t send ( i n t sockfd, const void msg, i n t len, i n t f l a g s ) ; Envia uma mensagem. Retorna o número de bytes enviados ou -1 em caso de erro. flag normalmente = 0 Com a flag a 0 é o mesmo que: i n t w r i t e ( i n t sockfd, const void msg, i n t l e n ) ; // f l a g s = 0 André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

19 recv API C++ i n t r e c v ( i n t sockfd, void buf, i n t len, i n t f l a g s ) ; Recebe até, no máximo, len bytes no bufferptr. Retorna o número de bytes recebidos ou -1 no caso de falhar. flag normalmente = 0 Com a flag a 0 é o mesmo que: i n t r e a d ( i n t sockfd, void buf, i n t l e n ) ; André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

20 API C++ close / shutdown c l o s e ( s o c k f d ) ; i n t shutdown ( i n t sockfd, i n t how ) ; how pode ser: 0 Deixa de receber dados 1 Deixa de enviar dados 2 Deixa de enviar e receber dados André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

21 Outline 1 Introdução 2 Cliente/Servidor 3 API C++ 4 André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

22 Inicializar Socket s o c k f d = s o c k e t (AF_INET, SOCK_STREAM, 0 ) ; i f ( s o c k f d < 0) { cout << " E r r o r c r e a t i n g s o c k e t " << e n d l ; e x i t ( 1); } André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

23 Criar Estrutura do Endereço b z e r o ( ( char ) &serv_addr, s i z e o f ( s e r v _ a d d r ) ) ; s e r v _ a d d r. s i n _ f a m i l y = AF_INET ; s e r v _ a d d r. s i n _ a d d r. s_addr = INADDR_ANY; s e r v _ a d d r. s i n _ p o r t = htons ( p o r t ) ; André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

24 Fazer Bind ao Socket i n t r e s = b i n d ( s o c k f d, ( s t r u c t s o c k a d d r ) &serv_addr, s i z e o f ( s e r v _ a d d r ) ) ; i f ( r e s < 0) { cout << " E r r o r b i n d i n g to s o c k e t " << e n d l ; e x i t ( 1); } André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

25 Ficar à espera de ligações l i s t e n ( s o c k f d, 5 ) ; c l i e n t _ a d d r _ l e n g t h = s i z e o f ( c l i _ a d d r ) ; newsockfd = accept ( sockfd, ( s tr uc t sockaddr ) &cli_ addr, &client_ addr_ length ) ; André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

26 Comunicar b z e r o ( b u f f e r, ) ; w h i l e ( i n t n = r e c v ( newsockfd, b u f f e r, 255, 0) > 0) { cout << " R e c e i v e d message : " << b u f f e r << e n d l ; n = send ( newsockfd, " I got your message \n", 19, 0 ) ; b z e r o ( b u f f e r, ) ; } André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27

27 Fechar os Sockets c l o s e ( newsockfd ) ; c l o s e ( s o c k f d ) ; André Restivo (FEUP) Sockets April 29, / 27