Geum.ru

Лекция N3. Реализация архитектуры «Клиент-сервер»

Вид материалаЛекция

Содержание


Схема взаимодействия сервера и клиента
Использование в режиме дейтаграмм
Краткое описание компонента TServerSocket (Borland)
TServerSocket.Socket (TServerWinSocket)
Подобный материал:
Лекция N3. Реализация архитектуры «Клиент-сервер» с использованием механизма сокетов

Сокет – это описатель сетевого соединения с другими приложениями. С помощью сокетов программист может разрабатывать свои протоколы для обмена информацией между сервером и клиентом.

Для создания сокета необходимо:
  • IP-адрес локальной машины (клиента)
  • Номер порта TCP, который использует приложение на локальной машине (на машине клиента)
  • IP-адрес машины с которой устанавливается соединение (сервер)
  • Номер порта TCP, на который отзывается приложение, ожидающее установления связи (на стороне сервера)






Схема взаимодействия сервера и клиента

Обзор сокетов

Библиотека Winsock поддерживает два вида сокетов - синхронные (блокируемые) и асинхронные (неблокируемые). Синхронные сокеты задерживают управление на время выполнения операции, а асинхронные возвращают его немедленно, продолжая выполнение в фоновом режиме, и, закончив работу, уведомляют об этом вызывающий код.


Независимо от вида, сокеты делятся на два типа - потоковые и дейтаграммные. Потоковые сокеты работают с установкой соединения, обеспечивая надежную идентификацию обоих сторон и гарантируют целостность и успешность доставки данных. Дейтаграмные сокеты работают без установки соединения и не обеспечивают ни идентификации отправителя, ни контроля успешности доставки данных, зато они заметно быстрее потоковых.

Выбор того или иного типа сокетов определяется транспортным протоколом на котором работает сервер, - клиент не может по своему желанию установить с дейтаграммным сервером потоковое соединение.

Замечание: дейтаграммные сокеты опираются на протокол UDP, а потоковые на TCP.


Принципы применения сокетов

При создании сокета, указывается в какой области происходит работа: UNIX (AF_UNIX), TCP/IP (AF_INET), X25, DECNET, APPLETALK... Каждой области соответствует свой тип протокола. Кроме того, задается тип, определяющий свойства коммуникации:
- SOCK_DGRAM: сообщения посылаются в форме дейтаграмм. Связанный с ним протокол связи нe является таким надежным (нарушается последовательность, возможны потери данных) в реэиме без установления логического соединения, как UDP в области AF_INET;
- SOCK_STREAM: посылаются потоки байтов, понятие "сообщения" не вводится. Используемый протокол связи надежен, с установлением виртуального соединения, как TCP в области AF_INET;
- SOCK_ RAW: обеспечивает доступ к протоколам самого низкого уровня, таким как IP в области AF_INET, либо реализует новые протоколы.

Если используются сокеты над UDP размер передаваемых данных ограничен несколькими килобайтами, от 2 Кб до 8 Кб, в зависи-мости от системы. Сокет-интерфейс можно использовать для связи между двумя процессами на одной машине. В этом случае необходимо указать, что работа производится в области AF_UNIX. Вызовы сокетов для области AF_UNIX те же, что и для области AF_INET; меняются только структуры, связанные с адресами. Данное сходство вызо-вов позволяет достаточно легко переходить от локальных задач к сетевым и обратно.

Использование в режиме с установлением виртуального соединения

Клиент :
- создает сокет;
- подсоединяется к серверу, предоставляя адрес удаленного сокета (адрес Internet сервера и номер сервисного порта). Это соединение автоматически присваивает клиенту номер порта;
- осуществляет считывание или запись на сокет;
- закрывает сокет.
Сервер:
- создает сокет;
- связывает сокет-адрес (адрес Internet и номер порта) с сервисной программой: "binding";
- переводит себя в состояние "прослушивания" входящих соединений;
- для каждого входящего соединения:
- принимает соединение (создается новый сокет с теми же характеристиками, что и исходный;
- считывает и записывает на новый сокет;
- закрывает новый сокет.
На рис. 4.4. показаны примитивы, используемые для сокетов типа SOCK_STREAM.



Рис. 4.4. Использование сокетов с установлением логического соединения.

Некоторые вызовы способные заблокировать программу : Клиент:
- connect () до того, как сервер осуществит accept ();
- write () при переполнении буфера передачи;
- read () до того, как будет получен хотя бы один символ вследствие операции записи, осуществленной сервером.
Сервер:
- accept () до того, как клиент осуществит connect ();
- read () до того, как будет получен хотя бы один символ, вследствие операции записи, осуществленной клиентом;
- write () при переполнении буфера передачи.

Использование в режиме дейтаграмм

Клиент:
- создает сокет;
- связывает сокет-адрес с сервисной программой: "binding" (операция, являющаяся необходимой только в случае, если процесс должен получить данные);
- считывает или осуществляет запись на сокет.


Сервер:
- создает сокет;
- связывает сокет-адрес с сервисной программой: "binding" (операция необходима только в случае, если процесс должен получить данные);
- считывает или осуществляет запись на сокет. На рис. 4.5. показаны примитивы, используемые для сокетов типа SOCK_DGRAM.

Адресация

Много вызовов, связанных с сокетами требуют в качестве аргу-мента указатель структуры, содержащий сокет-адрес, общая структура которого определена в файле :
struct sockaddr {
u_short sa_family; /*AF_UNIX или AF_INET*/
char sa_data [14];/*абсолютный адрес протокола*/
};
Тип u_short, также как и определенное число других используемых типов, определены в файле .



Рис. 4.5. Использование сокетов в режиме дейтаграмм.

Адресация в области AF_INET

В области AF_INET клиент и сервер явно указывают используемый транспортный протокол (TCP или UDP). Сервер связывает свою сервисную программу с сокет-адресом (адрес Internet и номер порта), затем переходит в состояние ожидания запросов от кли-ентов. Клиент адресует свои запросы, предоставляя серверу адрес Internet и номер сервисного порта.
В файле определены следующие структуры:
struct in_addr {
u_long s_addr;
};
struct sockaddr_in {
short sin_family; /*AF_INET*/
u_short sin_port; /*номер порта*/
struct in_addr sin_addr; /*машинный адрес Internet*/
char sin_zero [8]; /*не использован*/
};


Краткое описание компонента TServerSocket (Borland)

Здесь мы познакомимся с основными свойствами, методами и событиями компонента TServerSocket.

Свойства

 
Методы

 
События

Socket - класс TServerWinSocket, через который Вы имеете доступ к открытым сокетным каналам. Далее мы рассмотрим это свойство более подробно, т.к. оно, собственно и есть одно из главных. Тип: TServerWinSocket;
  ServerType - тип сервера. Может принимать одно из двух значений: stNonBlocking - синхронная работа с клиентскими сокетами. При таком типе сервера Вы можете работать с клиентами через события OnClientRead и OnClientWrite. stThreadBlocking - асинхронный тип. Для каждого клиентского сокетного канала создается отдельный процесс (Thread). Тип: TServerType;
  ThreadCacheSize - количество клиентских процессов (Thread), которые будут кэшироваться сервером. Здесь необходимо подбирать среднее значение в зависимости от загруженности Вашего сервера. Кэширование происходит для того, чтобы не создавать каждый раз отдельный процесс и не убивать закрытый сокет, а оставить их для дальнейшего использования. Тип: Integer;
  Active - показатель того, активен в данных момент сервер, или нет. Т.е., фактически, значение True указывает на то, что сервер работает и готов к приему клиентов, а False - сервер выключен. Чтобы запустить сервер, нужно просто присвоить этому свойству значение True. Тип: Boolean;
  Port - номер порта для установления соединений с клиентами. Порт у сервера и у клиентов должны быть одинаковыми. Рекомендуются значения от 1025 до 65535, т.к. от 1 до 1024 - могут быть заняты системой. Тип: Integer;
  Service - строка, определяющая службу (ftp, http, pop, и т.д.), порт которой будет использован. Это своеобразный справочник соответствия номеров портов различным стандартным протоколам. Тип: string;
 
Open - Запускает сервер. По сути, эта команда идентична присвоению значения True свойству Active;
  Close - Останавливает сервер. По сути, эта команда идентична присвоению значения False свойству Active.
 
OnClientConnect - возникает, когда клиент установил сокетное соединение и ждет ответа сервера (OnAccept);
  OnClientDisconnect - возникает, когда клиент отсоединился от сокетного канала;
  OnClientError - возникает, когда текущая операция завершилась неудачно, т.е. произошла ошибка;
  OnClientRead - возникает, когда клиент передал берверу какие-либо данные. Доступ к этим данным можно получить через пеаедаваемый параметр Socket: TCustomWinSocket;
  OnClientWrite - возникает, когда сервер может отправлять данные клиенту по сокету;
  OnGetSocket - в обработчике этого события Вы можете отредактировать параметр ClientSocket;
  OnGetThread - в обработчике этого события Вы можете определить уникальный процесс (Thread) для каждого отдельного клиентского канала, присвоив параметру SocketThread нужную подзадачу TServerClientThread;
  OnThreadStart, OnThreadEnd - возникает, когда подзадача (процесс, Thread) запускается или останавливается, соответственно;
  OnAccept - возникает, когда сервер принимает клиента или отказывает ему в соединении;
  OnListen - возникает, когда сервер переходит в режим ожидания подсоединения клиентов.



TServerSocket.Socket (TServerWinSocket)

Итак, как же сервер может отсылать данные клиенту? А принимать данные? В основном, если Вы работаете через события OnClientRead и OnClientWrite, то общаться с клиентом можно через параметр ClientSocket (TCustomWinSocket). Про работу с этим классом можно прочитать в статье про клиентские сокеты, т.к. отправка/посылка данных через этот класс аналогична - методы (Send/Receive)(Text,Buffer,Stream). Также и при работе с TServerSocket.Socket. Однако, т.к. здесь мы рассматриваем сервер, то следует выделить некоторые полезные свойства и методы:
  • ActiveConnections (Integer) - количество подключенных клиентов;
  • ActiveThreads (Integеr) - количество работающих процессов;
  • Connections (array) - массив, состоящий из отдельных классов TClientWinSocket для каждого подключенного клиента. Например, такая команда:
    ServerSocket1.Socket.Connections[0].SendText('Hello!');
    отсылает первому подключенному клиенту сообщение 'Hello!'. Команды для работы с элементами этого массива - также (Send/Receive)(Text,Buffer, Stream);
  • IdleThreads (Integer) - количество свободных процессов. Такие процессы кэшируются сервером (см. ThreadCacheSize);
  • LocalAddress, LocalHost, LocalPort - соответственно - локальный IP-адрес, хост-имя, порт;
  • RemoteAddress, RemoteHost, RemotePort - соответственно - удаленный IP-адрес, хост-имя, порт;
  • Методы Lock и UnLock - соответственно, блокировка и разблокировка сокета.