Bài giảng Lập trình mạng - Nguyễn Hoài Sơn - Lập trình Socket nâng cao Tùy biến Socket

cket mà chúng ta muốn Có hai loại Tùy biến chung (áp dụng cho tất cả (nhiều) các loại socket) Tùy biến áp dụng cho một giao thức nhất định Kiểu tùy biến Tùy biến nhị phân: biểu thị bằng cờ nhị phân 1: cho phép, 0: không cho phép Tùy biến theo giá trị có giá trị kiểu int, timeval, in_addr, sockaddr, etc. #include int getsockopt( int sockfd, int level, int optname, 	 void *opval, socklen_t *optlen); sockfd: mô tả socket level: loại tùy biến: tùy biến chung (SOL_SOCKET) hay tùy biến với một loại giao thức nhất định (IPPROTO_IP, IPPROTO_IPV6, IPPROTO_TCP) optname: số nguyên dương đặc tả tùy biến optval: con trỏ đến biến lưu giá trị của tùy biến optlen: con trỏ đến biến lưu kích thước của tùy biến Chương trình: sockopt/checkopts.c getsockopt(): Đọc giá trị tùy biến #include int setsockopt( int sockfd, int level, int optname, 	 const void *opval, socklen_t optlen); optval: con trỏ đến biến lưu giá trị của tùy biến được gán optlen: Kích thước của tùy biến. setsockopt(): Thiết lập giá trị tùy biến Tùy biến chung Các tùy biến áp dụng với nhiều loại giao thức khác nhau Một số tùy biến chung chỉ áp dụng với một số kiểu socket nhất định (SOCK_DGRAM, SOCK_STREAM) Một số tùy biến chung SO_BROADCAST SO_DONTROUTE SO_ERROR SO_KEEPALIVE SO_LINGER SO_RCVBUF,SO_SNDBUF SO_REUSEADDR Tùy biến SO_BROADCAST Tùy biến nhị phân: cho phép/không cho phép gửi các gói tin phát tràn Đ/k: Tầng liên kết dữ liệu phải hỗ trợ gửi phát tràn Không áp dụng với SOCK_STREAM sockets. Ngăn ứng dụng gửi gói tin phát tràn một cách vô ý thức OS sẽ kiểm tra cờ nhị phân này trước khi gửi một gói tin có địa chỉ broadcast Ví dụ: bcast/dgclibcast1.c Tùy biến SO_DONTROUTE Tùy biến nhị phân: cho phép/không cho phép bỏ qua cơ chế định tuyến thông thường E.g. Gói tin được gửi thẳng đến card mạng thích hợp dựa trên địa chỉ đích Được sử dụng bởi các chương trình định tuyến (e.g. routed and gated). Tùy biến SO_ERROR Tùy biến giá trị số nguyên: chỉ ra lỗi xuất hiện tại socket Trong modun giao thức, biến so_error ghi lại lỗi xảy ra tại socket Tiến trình được báo lỗi socket theo hai cách: dựa trên giá trị trả về của hàm select hoặc phát sinh tín hiệu SIGIO Tiến trình sử dụng tùy biến SO_ERROR để nhận giá trị của biến so_error Tùy biến này chỉ được đọc Tùy biến SO_KEEPALIVE Tùy biến nhị phân Nếu cho phép tùy biến này, TCP sockets sẽ gửi gói tin “thăm dò” nếu không có dữ liệu trao đổi trong một khoảng thời gian “dài” Cho phép tiến trình xác định máy kết nối có bị lỗi hay không Thường dùng với máy chủ Ví dụ: telnet Phân biệt trạng thái rỗi và trạng thái lỗi SO_LINGER Tùy biến giá trị với kiểu: struct linger { int l_onoff;	 /* 0 = off */ int l_linger; /* time in seconds */ }; Điều khiển cách thức đóng socket bởi lệnh close() l_onoff = 1, l_linger = 0: Loại bỏ các gói tin ở bộ đệm gửi, gửi gói tin RST và trả về giá trị l_onoff = 1, l_linger > 0: Chờ FIN của tất cả các gói tin còn trong bộ đệm hoặc thời gian chờ (l_linger) hết hạn trước khi trả về giá trị Chỉ dùng với TCP sockets So sánh close() mặc định vs. có sử dụng tùy biến SO_LINGER SO_RCVBUFSO_SNDBUF Tùy biến giá trị nguyên Thay đổi kích thước bộ đệm gửi và nhận Giá trị mặc định phụ thuộc vào các OS khác nhau Dùng với STREAM và DGRAM sockets Với TCP socket, tùy biến này phải được thiết lập trước khi kết nối tùy biến này ảnh hưởng đến kích thước window trong điều khiển luồng Kích thước bộ đệm phụ thuộc vào: Kích thước MSS Kích thước bộ đệm ít nhất là 4 MSS Một số nguyên lần MSS Băng thông cuối-cuối SO_REUSEADDR Tùy biến nhị phân cho phép gán địa chỉ socket đã được sử dụng bởi một kết nối khác Được sử dụng trong các trường hợp Tiến trình của máy chủ sử dụng lại cổng đang được sử dụng bởi một tiến trình con của nó Thiết lập nhiều máy chủ trên cùng một cổng nhưng với các giao diện mạng khác nhau (hay với các địa chỉ IP khác nhau trên cùng một giao diện mạng) Gán địa chỉ socket với địa chỉ IP và cổng trùng nhau cho các socket khác nhau Chỉ hỗ trợ với UDP sockets khi sử dụng unicast và multicast socket trên cùng một cổng Các tùy biến IP (IPv4) IP_HDRINCL: sử dụng với IP socket thô (raw IP socket) khi muốn chương trình tự tạo tiêu đề IP IP_TOS: Thiết lập trường “Type-of-service” trong tiêu đề IP Ví dụ: IPTOS_LOWDELAY, IPTOS_THROUGHPUT IP_TTL: Thiết lập trường “Time-to-live” trong tiêu đề IP IP_RECVDSTADDR/IP_RECVIF: Trả về địa chỉ đích/tên giao diện mạng của gói tin UDP với lệnh recvmsg() Các tùy biến TCP socket TCP_KEEPALIVE: Thiết lập khoảng thời gian rỗi đối với tùy biến SO_KEEPALIVE TCP_MAXSEG: Thiết lập/Lấy kích thước khung tin tối đa gửi bởi TCP socket Việc thiết lập MSS phụ thuộc vào OS: Chỉ cho phép thiết lập giá trị MSS nhỏ hơn giá trị đã quy ước giữa bên gửi và nhận TCP_NODELAY Bỏ thiết lập sử dụng thuật toán TCP’s Nagle Làm trễ các gói tin nhỏ nếu có các gói tin chờ ACK Tùy biến này cũng bỏ thiết lập sử dụng thuật toán làm trễ ACKS Sử dụng với các ứng dụng tương tác người – máy như rlogin hay telnet Thiết lập tùy biến file với hàm fcntl Viết tắt của "file control“, dùng để thiết lập các tùy biến liên quan đến truy cập file Thiết lập các đặc tính xuất nhập dữ liệu qua socket như sau: Xuất nhập dữ liệu socket không bịchặn Thiết lập cờ trạng thái O_NONBLOCK bằng lệnh F_SETFL Xuất nhập dữ liệu socket dựa tín hiệu Thiết lập cờ trạng thái O_ASYNC bằng lệnh F_SETFL Sinh ra tín hiệu SIGIO khi trạng thái của socket thay đổi Thiết lập quyền sở hữu (owner) của socket Sử dụng lệnh F_SETOWN Tiến trình hoặc nhóm tiến trình được gán quyền sẽ nhận các tín hiệu liên quan đến socket như SIGIO hoặc SIGURG Thiết lập tùy biến file với hàm fcntl (2) #include int fcntl(int fd, int cmd, ... /* int arg */ ); Returns: depends on cmd if OK, -1 on error Mỗi mô tả file (bao gồm cả socket) có một tập các cờ hiệu có thể lấy ra bằng lệnh F_GETFL và thiết lập giá trị bằng lệnh F_SETFL Ví dụ về cách sử dụng fcntl Cho phép xuất nhập dữ liệu không đồng bộ, sử dụng fcntl: int flags; /* Set a socket as nonblocking */ if ( (flags = fcntl (fd, F_GETFL, 0)) int ioctl(int fd, int request, ... /* void *arg */ ); 	Returns:0 if OK, -1 on error Ví dụ về lấy cấu hình giao diện mạng Dữ liệu được lưu dưới dạng cấu trúc ifconf Ví dụ về lấy cấu hình giao diện mạng (2) lib/get_ifi_info.c Sử dụng yêu cầu SIOCGIFCONF để lấy cấu trúc địa chỉ socket của mỗi giao diện Kích thước dữ liệu không xác định được trước Tăng dần kích thước buffer cho đến khi dữ liệu lấy được chứa vừa trong buffer Các tham số khác của giao diện lấy bằng các yêu cầu khác nhau SIOCGIFFLAGS: cờ giao diện mô tả trạng thái, đặc tả giao diện SIOCGIFMTU: trả về MTU Dữ liệu của mỗi giao diện tùy thuộc vào hệ điều hành hỗ trợ/không hỗ trợ Xử lý tín hiệu POSIX Giới thiệu Đôi khi hệ điều hành muốn thông báo cho tiến trình về một sự kiện sự kiện I/O, kết thúc tiến trình, lỗi phần cứng, … Hey, I have something for you OS process Giới thiệu (2) Đôi khi một tiến trình muốn truyền một thông báo nào đó cho một tiến trình khác hoặc đến chính nó Send to my future Tín hiệu Một thông báo đến tiến trình về một sự kiện xuất hiện còn được gọi là ngắt mềm (software interrupts) Xảy ra không đồng bộ Một tiến trình không biết trước chính xác thời gian một tín hiệu xuất hiện Ba cách thức xử lý tín hiệu Gọi hàm xử lý mỗi khi nhận được tín hiệu Một số ít tín hiệu như SIGIO, SIGPOLL, and SIGURG đòi hỏi một số xử lý thêm khi bắt tín hiệu Không thể bắt được hai tín hiệu SIGKILL và SIGSTOP Bỏ qua tín hiệu Hai tín hiệu SIGKILL và SIGSTOP không thể bỏ qua Thiết lập cách xử lý tín hiệu mặc định Thường là xử lý kết thúc tiến trình khi nhận được tín hiệu Có một số tín hiệu như SIGCHLD and SIGURG không xử lý bằng mặc định Thiết lập xử lý tín hiệu bằng hàm sigaction signum: số hiệu của tín hiệu act: cách thức xử lý tín hiệu (có thể là null) SIG_IGN: bỏ qua SIG_DFL: xử lý mặc định oact: cách thức xử lý tín hiệu trước đó (có thể là null) int sigaction (int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oact) Cấu trúc sigaction struct sigaction { void (*sa_handler)(int); 	void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *); 	sigset_t sa_mask; 	int sa_flags; 	void (*sa_restorer)(void); } sa_handler: con trỏ trỏ đến hàm xử lý khi có tín hiệu Hàm xử lý chỉ có một tham số là một số nguyên chỉ số hiệu của tín hiệu và không trả về giá trị sa_sigaction: cũng chỉ định cách thức xử lý tín hiệu nhưng có các tham số khác sa_mask: danh sách các tín hiệu khác sẽ bị chặn khi đang xử lý tín hiệu sa_flags: chỉ định tập các cờ quy định sự thay đổi trong xử lý tín hiệu SA_RESTART sa_restorer: không dùng Hàm signal #include	"unp.h" Sigfunc * signal(int signo, Sigfunc *func){ 	struct sigaction	act, oact; 	act.sa_handler = func; 	sigemptyset(&act.sa_mask); 	act.sa_flags = 0; 	if (sigaction(signo, &act, &oact) ssize_t recv(int sockfd, void *buff, size_t nbytes, int flags); ssize_t send(int sockfd, const void *buff, size_t nbytes, int flags); Both return: number of bytes read or written if OK, –1 on error Các hàm readv and writev struct iovec { 	void *iov_base; /* địa chỉ bắt đầu của buffer */ 	size_t iov_len; /* kích thước buffer */ }; #include ssize_t readv(int fd, const struct iovec *iov, int iovcnt); ssize_t writev(int fd, const struct iovec *iov, int iovcnt); Both return: number of bytes read or written, –1 on error Cho phép gửi và nhận dữ liệu từ một hoặc nhiều bộ đệm trong một lần gọi hàm Có thể dùng với các đặc tả file khác nhau, không chỉ với socket Hàm recvmsg và sendmsg Dạng tổng quát của tất cả các hàm xuất nhập 	struct msghdr { 	void *msg_name; 	/* protocol address */ 	socklen_t msg_namelen; /* size of protocol address */ 	struct iovec *msg_iov; 	/* scatter/gather array */ 	int msg_iovlen; 	 	/* # elements in msg_iov */ 	void *msg_control; 	/* ancillary data (cmsghdr struct) */ 	socklen_t msg_controllen; 	/* length of ancillary data */ 	 	int msg_flags; 	 	 /* flags returned by recvmsg() */ 	}; #include ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags); ssize_t sendmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags); 	Both return: number of bytes read or written if OK, –1 on error Trước khi gọi hàm recvmsg Sau khi hàm recvmsg trả kết quả về