Операционная система UNIX, Робачевский Андрей Михайлович

Операционная система UNIX

на обложку

Робачевский Андрей Михайлович

Шрифт:

Вообще говоря, сетевая архитектура, основанная на архитектуре STREAMS, позволяет обеспечить поддержку любого стека протоколов, соответствующего модели OSI. Поэтому выражаясь более точно, перечисленные интерфейсы определяют взаимодействие транспортного уровня и уровня сеанса, и уровня канала и сетевого уровня, соответственно. Эти рассуждения проиллюстрированы на рис. 6.31. [93]

Рис. 6.31. Интерфейсы взаимодействия модулей протоколов

Говоря еще более строго, данные интерфейсы определены самой моделью OSI. Однако в данной главе мы остановимся на практической реализации этих интерфейсов в подсистеме STREAMS.

Интерфейс TPI

TPI представляет собой интерфейс предоставления услуг транспортного уровня OSI модели как с предварительным установлением соединения (connection mode), так и без установления соединения (connectionless mode). Стандартизация этого интерфейса позволяет изолировать особенности реализации транспортного уровня от потребителя этих услуг и, тем самым, предоставить возможность разработки программного обеспечения, независимо от конкретного протокола и услуг им предоставляемых.

TPI определяет набор и формат сообщений, с помощью которых протоколы верхнего уровня взаимодействуют с модулем транспортного протокола. Таким образом, TPI является интерфейсом между поставщиком транспортных услуг (transport provider) и пользователем этих услуг (transport user). Эти сообщения определяют транспортные примитивы (transport primitive), или команды, и могут иметь следующий формат:

Сообщение состоит из блока типа

M_PROTO,

за которым может следовать несколько блоков

M_DATA

. Блок

M_PROTO

содержит управляющую информацию, включая тип команды и ее аргументы. В блоках

M_DATA

передаются ассоциированные с командой данные прикладной программы.

Сообщение состоит из одного блока

M_PCPROTO

, который содержит управляющую информацию, включая тип команды и ее аргументы.

Сообщение состоит из одного или более блоков

M_DATA

, в которых передаются данные прикладной программы.

Таблица 6.10. Основные управляющие сообщения TPI

Транспортный примитив	Тип сообщения	Значение
T_BIND_REQ	M_PROTO	Запрос на связывание. Этот примитив инициируется пользователем транспортных услуг и запрашивает связывание потока с адресом протокола. Сообщение состоит из одного блока M_PROTO , который содержит значение адреса и заказанное максимальное число запросов, ожидающих обслуживания со стороны пользователя. Последний параметр игнорируется для транспортных услуг без предварительного установления связи. Блок M_PROTO содержит следующие поля:
PRIM type	Тип примитива — T_BIND_REQ
ADDR_length	Размер адреса протокола
ADDR_offset	Смещение адреса в блоке M_PROTO
CONIND_number	Максимальное число запросов, ожидающих обслуживания
T_BIND_ACK	M_PCPROTO	Подтверждение получения запроса на связывание. Этот примитив отправляется пользователю транспортных услуг и означает, что поток был связан с адресом протокола, заказанное максимальное число ожидающих запросов допустимо и поток был активизирован. Сообщение состоит из одного блока M_PCPROTO , содержащего значения указанных параметров. Заметим, что возвращаемый адрес может не совпадать с адресом, указанным в запросе T_BIND_REQ . Блок M_PROTO содержит следующие поля:
PRIM_type	Тип примитива — T_BIND_ACK
ADDR_length	Размер адреса протокола
ADDR_offset	Смещение адреса в блоке M_PROTO
CONIND_number	Максимальное число запросов, ожидающих обслуживания
T_UNBIND_REQ	M_PROTO	Запрос на уничтожение связывания. Этот примитив инициируется пользователем транспортных услуг и запрашивает у поставщика уничтожение ранее созданного связывания потока с адресом протокола и деактивизацию потока.
T_CONN_REQ	M_PROTO	Запрос на установление связи. Этот примитив применим только для транспортных услуг с предварительным установлением связи. Он инициируется пользователем транспортных услуг и запрашивает установление связи с указанным адресатом. Сообщение состоит из одного блока M_PROTO , за которым может следовать один или несколько блоков типа M_DATA , содержащих прикладные данные, определенные пользователем. Заметим, что протокол TCP не позволяет передавать прикладные данные вместе с запросом. Блок M_PROTO содержит значение адреса получателя и опции, связанные с этим примитивом. Блок M_PROTO содержит следующие поля:
PRIM_type	Тип примитива — T_CONN_REQ
DEST_length	Размер адреса протокола
DEST_offset	Смещение адреса получателя в блоке M_PROTO
ОРТ_length	Размер опций
ОРТ_offset	Смещение опций в блоке M_PROTO
T_CONN_IND	M_PROTO	Индикация установления связи. Этот примитив применим только для транспортных услуг с предварительным установлением связи и свидетельствует о том, что удаленным пользователем с указанным адресом был сделан запрос на установление связи. Сообщение состоит из одного блока M_PROTO , за которым может следовать один или несколько блоков типа M_DATA , содержащих прикладные данные, определенные пользователем. Блок M_PROTO содержит значение адреса удаленного пользователя, отправившего запрос на установление связи, а также опции, связанные с этим примитивом. Блок M_PROTO содержит следующие поля:
PRIM_type	Тип примитива — T_CONN_IND
SRC_length	Размер адреса протокола
SRC_offset	Смещение адреса отправителя в блоке M_PROTO
OPT_length	Размер опций
OPT_offset	Смещение опций в блоке M_PROTO
SEQ_number	Идентификатор соединения
T_CONN_RES	M_PROTO	Ответ на запрос на установление связи. Этот примитив применим только для транспортных услуг с предварительным установлением связи и свидетельствует о том, что поставщик транспортных услуг принимает предшествующий запрос на установление связи. Сообщение состоит из одного блока M_PROTO , за которым может следовать один или несколько блоков типа M_DATA , содержащих прикладные данные, определенные пользователем. Блок M_PROTO содержит указатель на очередь чтения потока, который будет обрабатывать запрос. Блок M_PROTO содержит следующие поля:
PRIM_type	Тип примитива — T_CONN_RES
QUEUE_ptr	Указатель на очередь потока, который должен быть использован в качестве узла созданного соединения
OPT_length	Размер опций
OPT_offset	Смещение опций в блоке M_PROTO
SEQ_number	Идентификатор соединения
T_CONN_CON	M_PROTO	Подтверждение установления связи. Этот примитив применим только для транспортных услуг с предварительным установлением связи. Он отправляется пользователю транспортных услуг в качестве подтверждения установления связи с удаленным пользователем. Сообщение состоит из одного блока M_PROTO , за которым может следовать один или несколько блоков типа M_DATA , содержащих прикладные данные, определенные пользователем. Блок M_PROTO содержит значение размера адреса, сам адрес удаленного пользователя, обслуживающего соединение, а также опции, связанные с этим примитивом. Блок M_PROTO содержит следующие поля:
PRIM_type	Тип примитива — T_CONN_CON
RES_length	Размер адреса протокола
RES_ offset	Смещение адреса удаленного узла в блоке M_PROTO
OPT_length	Размер опций
ОРТ_offset	Смещение опций в блоке M_PROTO
Т_DISCON_REQ	M_PROTO	Запрос на разрыв связи. Этот примитив применим только для транспортных услуг с предварительным установлением связи. Он инициируется пользователем транспортных услуг и свидетельствует либо об отказе пользователем в установлении связи, либо о желании пользователя разорвать уже существующее соединение для данного потока. Сообщение состоит из одного блока M_PROTO , за которым может следовать один или несколько блоков типа M_DATA , содержащих прикладные данные, определенные пользователем. Блок M_PROTO содержит следующие поля:
PRIM_type	Тип примитива — T_DISCON_REQ
SEQ_number	Идентификатор соединения
Т_DISCON_IND	M_PROTO	Индикация разрыва связи. Этот примитив применим только для транспортных услуг с предварительным установлением связи и свидетельствует о том, что удаленный пользователь либо отказывает в установлении связи, либо желает разорвать существующее соединение. Сообщение состоит из одного блока M_PROTO , за которым может следовать один или несколько блоков типа M_DATA , содержащих прикладные данные, определенные пользователем. Блок M_PROTO содержит следующие поля:
PRIM_type	Тип примитива — T_DISCON_IND
DISCON_reason	Причина разрыва связи
SEQ_number	Идентификатор соединения
Т_ORDREL_REQ	M_PROTO	Запрос на "аккуратное" прекращение связи. Этот примитив применим только для транспортных услуг с предварительным установлением связи и указывает поставщику транспортных услуг, что пользователь завершил передачу данных. При этом соединение переходит в симплексный режим, позволяя пользователю принимать данные от удаленного узла. Сообщение состоит из одного блока M_PROTO .
Т_ORDREL_IND	M_PROTO	Индикация "аккуратного" прекращения связи. Этот примитив применим только для транспортных услуг с предварительным установлением связи и отправляется пользователю транспортных услуг, свидетельствуя о том, что удаленный пользователь соединения завершил передачу данных. При этом соединение переходит в симплексный режим, позволяя пользователю передавать данные удаленному узлу. Сообщение состоит из одного блока M_PROTO .
T_UNIDATA_REQ	M_PROTO	Запрос на передачу данных. Этот примитив применим только для транспортных услуг без предварительного установления связи и отправляется пользователем транспортных услуг в качестве запроса на передачу дата- граммы. Сообщение состоит из одного блока M_PROTO , за которым может следовать один или несколько блоков типа M_DATA , содержащих прикладные данные пользователя. Блок M_PROTO содержит значение размера адреса и сам адрес получателя датаграммы, а также опции, связанные с этим примитивом. Блок M_PROTO содержит следующие поля:
PRIM_type	Тип примитива — T_UNIDATA_REQ
DEST_length	Размер адреса протокола
DEST_offset	Смещение адреса получателя в блоке M_PROTO
OPT_length	Размер опций
ОРТ_offset	Смещение опций в блоке M_PROTO
Т_UNITDATA_IND	M_PROTO	Индикация получения данных. Этот примитив применим только для транспортных услуг без предварительного установления связи и указывает пользователю, что поставщиком транспортных услуг получена датаграмма от удаленного узла. Сообщение состоит из одного блока M_PROTO , за которым может следовать один или несколько блоков типа M_DATA , содержащих прикладные данные пользователя. Блок M_PROTO содержит значение адреса отправителя датаграммы, а также опции, связанные с этим примитивом. Блок M_PROTO содержит следующие поля:
PRIM_type	Тип примитива — T_UNIDATA_IND
SRC length	Размер адреса протокола
SRC_offset	Смещение адреса отправителя в блоке M_PROTO
OPT_length	Размер опций
ОРТ_offset	Смещение опций в блоке M_PROTO
T_UDERROR_IND	M_PROTO	Сообщение об ошибке датаграммы. Этот примитив применим только для транспортных услуг без предварительного установления связи и указывает пользователю, что датаграмма с указанным адресом получателя и опциями вызвала ошибку. Сообщение состоит из одного блока M_PROTO , содержащего размер адреса и сам адрес получателя, опции, а также код ошибки, зависящий от конкретного транспортного протокола. Блок M_PROTO содержит следующие поля:
PRIM_type	Тип примитива — T_UDERROR_IND
DEST_length	Размер адреса протокола
DEST_offset	Смещение адреса отправителя в блоке M_PROTO
OPT_length	Размер опций
OPT_offset	Смещение опций в блоке M_PROTO
ERROR_type	Код ошибки
T_DATA_REQ	M_PROTO	Запрос на передачу данных. Этот примитив применим только для транспортных услуг без предварительного установления связи и информирует поставщика транспортных услуг, что сообщение содержит пакет данных интерфейса (Transport Interface Data Unit, TIDU). Одно или более таких сообщений формируют пакет данных протокола TSDU. Сообщение состоит из одного блока M_PROTO , за которым может следовать один или несколько блоков типа M_DATA , содержащих прикладные данные пользователя. Блок M_PROTO содержит флаг MORE_flag , указывающий, является ли следующее сообщение T_DATA_REQ частью того же TSDU. На основании этого флага поставщик транспортных услуг компонует транспортные пакеты TSDU. Передача данных с помощью запросов T_DATA_REQ позволяет сохранить границы записи при передаче. Заметим, что протоколом TCP данная возможность не поддерживается.
T_DATA_IND	M_PROTO	Индикация получения данных. Этот примитив применим только для транспортных услуг без предварительного установления связи и информирует пользователя, что сообщение содержит пакет данных интерфейса TIDU. Сообщение состоит из одного блока M_PROTO , за которым может следовать один или несколько блоков типа M_DATA , содержащих прикладные данные удаленного пользователя. Блок M_PROTO содержит флаг MORE_flag , позволяющий пользователю определить границы TSDU.
Т_EXDATA_REQ	M_PROTO	Запрос на передачу экстренных данных. Этот примитив аналогичен T_DATA_REQ , но служит для передачи экстренных данных. Протокол TCP поддерживает передачу экстренных данных с помощью функции t_snd(3N) с аргументом flags , содержащим флаг T_EXPEDITED и, возможно, T_MORE .
T_EXDATA_IND	M_PROTO	Индикация получения экстренных данных. Этот примитив аналогичен T_DATA_IND , но служит для передачи пользователю экстренных данных.
T_OK_ACK	M_PCPROTO	Положительное подтверждение. Этот примитив сообщает пользователю транспортных услуг, что предшествующий примитив, инициированный им, был успешно принят поставщиком транспортных услуг. В то же время, получение подтверждения не означает, что поставщиком были совершены какие-либо действия, связанные с предыдущим примитивом. Сообщение состоит из одного блока M_PCPROTO в котором хранится тип подтвержденного примитива CORRECT_prim .
T_ERROR_ACK	M_PCPROTO	Сообщение об ошибке. Этот примитив сообщает пользователю услуг, последний примитив, инициированный им, вызвал ошибку. Получение этого примитива может рассматриваться как отрицательное подтверждение, свидетельствующее, что никаких действий, связанных с ошибочным примитивом, не было предпринято. Сообщение состоит из одного блока M_PCPROTO , содержащего тип примитива, вызвавшего ошибку, код TLI и код системной ошибки UNIX. Блок M_PCPROTO содержит следующие поля:
PRIM_type	Тип примитива — T_ERROR_ACK
ERROR_prim	Тип ошибочного примитива
TLI_error	Код ошибки TLI
UNIX_error	Код системной ошибки UNIX
T_INFO_REQ	M_PCPROTO	Запрос на получение параметров транспортного протокола. Этот примитив служит для запроса пользователем значений размеров различных параметров протокола, а также информации о текущим состоянии поставщика транспортных услуг. Сообщение состоит из одного блока M_PCPROTO .
T_INFO_ACK	M_PCPROTO	Параметры транспортного протокола. Этот примитив служит для передачи пользователю ранее запрошенных с помощью T_INFO_REQ параметров транспортного протокола. Сообщение состоит из одного блока M_PCPROTO , содержащего информацию, часть из которой возвращается функцией t_open(3N), рассмотренной в разделе "Программный интерфейс сокетов" ранее в этой главе. Блок M_PCPROTO состоит из следующих полей:
PRIM_type	Тип примитива — T_INFO_ACK
TSDU_size	Определяет максимальный размер пакета данных протокола TSDU
ETSDU_size	Определяет максимальный размер пакета экстренных данных протокола ETSDU
CDATA_size	Определяет максимальный объем данных, передаваемых при установлении связи. Соответствует полю connect структуры info функции t_open(3N)
DDATA_size	Определяет максимальный объем данных, передаваемых при разрыве связи. Соответствует полю discon структуры info функции t_open(3N)
ADDR_size	Определяет максимальный объем транспортного протокола. Соответствует полю addr структуры info функции t_open(3N)
OPT_size	Определяет размер опций для данного протокола. Соответствует полю options структуры info функции t_open(3N)
TIDU_size	Определяет размер пакета данных интерфейса TIDU
SERV_type	Определяет тип транспортных услуг, предоставляемых поставщиком. Соответствует полю servtype структуры info функции t_open(3N)
CURRENT_state	Определяет текущее состояние поставщика транспортных услуг
PROVIDER_flag	Определяет дополнительные характеристики поставщика транспортных услуг
T_OPTMGMT_REQ	M_PROTO	Управление опциями протокола. Этот примитив позволяет пользователю получить или установить опции протокола. Сообщение состоит из одного блока M_PROTO , включающего следующие поля:
PRIM_type	Тип примитива — T_OPTMGMT_REQ
OPT_length	Размер опций
ОРТ_offset	Смещение опций в блоке M_PROTO
MGMT_flags	Флаги, определяющие характер запроса пользователя: T_NEGOTIATE — установить опции, указанные пользователем. В результате опции, установленные поставщиком, могут отличаться от заказанных; T_CHECK — проверить, поддерживаются ли опции, указанные пользователем, поставщиком; T_DEFAULT — возвратить значения опций протокола.
T_OPTMGMT_ACK	M_PCPROTO	Положительное подтверждение. Этот примитив подтверждает завершение операции с опциями протокола, заказанными пользователем. Сообщение состоит из одного блока M_PROTO , включающего те же поля, что и T_OPTMGMT_REQ .

Взаимодействие с прикладными процессами

Рассмотренный ранее программный интерфейс TLI полностью реализует функциональность TPI. Легко заметить соответствие между отдельными функциями TLI и примитивами TPI, приведенными в табл. 6.10. Схема вызова функций TPI и обмена соответствующими примитивами TPI между клиентом и сервером для типичного TCP-сеанса приведена на рис. 6.32.

Рис. 6.32. Функции TLI и примитивы TPI

Программный интерфейс потоков был рассмотрен в главе 5 при обсуждении подсистемы STREAMS. Основными функциями, обеспечивающими передачу и получение сообщений, являются системные вызовы putmsg(2) и getmsg(2). Таким образом, большинство функций TLI, составляющих программный интерфейс доступа прикладных процессов к транспортным протоколам, являются удобной оболочкой (реализованной в виде библиотеки, например, libnsl.so) более фундаментальным системным вызовам putmsg(2) и getmsg(2).

В качестве примера рассмотрим функцию t_connect(3N). Ее реализация может иметь следующий вид:

int t_connect(int fd, struct t_call *sndcall,

struct t_call *recvcall) {

struct T_conn_req *connreq;

struct T_conn_con* conncon;

struct T_ok_ack *okack;

struct T_error_ack *errack;

struct strbuf connect, ack, confirm, m_data;

struct netbuf addr, opt, udata;

char *buf;

int flags;

...