Принципи розробки розподілених клієнт-серверних програм. Особливості розробки мережевих програм з використанням сокетів

Клиент-сервер (англ. Client-server) — вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг (сервисов), называемыми серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами. Нередко клиенты и серверы взаимодействуют через компьютерную сеть и могут быть как различными физическими устройствами, так и программным обеспечением.

Преимущества

Отсутствие дублирования кода программы-сервера программами-клиентами.

Так как все вычисления выполняются на сервере, то требования к компьютерам, на которых установлен клиент, снижаются.

Все данные хранятся на сервере, который, как правило, защищён гораздо лучше большинства клиентов. На сервере проще обеспечить контроль полномочий, чтобы разрешать доступ к данным только клиентам с соответствующими правами доступа.

Позволяет объединить различные клиенты. Использовать ресурсы одного сервера часто могут клиенты с разными аппаратными платформами, операционными системами и т. п.

Позволяет разгрузить сети за счёт того, что между сервером и клиентом передаются небольшие порции данных.

Недостатки:

Неработоспособность сервера может сделать неработоспособной всю вычислительную сеть. Неработоспособным сервером следует считать сервер, производительности которого не хватает на обслуживание всех клиентов, а также сервер, находящийся на ремонте, профилактике и т. п.

Поддержка работы данной системы требует отдельного специалиста — системного администратора.

Высокая стоимость оборудования.

Сокет - устройство двунаправленной связи, которое может использоваться для взаимодействия с другим процессом на одной и той же машине или с процессом, запущенным на других машинах. Программы Интернета такие как Telnet, rlogin, FTP, talk , и World Wide Web используют сокеты.

Для создания соединение между двумя сокетами, клиент вызывает connect , передавая адрес сокета сервера для подключения. Клиент - процесс, инициализирующий соединение, а сервер - процесс, ожидающий разрешения соединения. Клиент посылает запрос connect , чтобы инициализировать соединение между локальным сокетом и сокетом сервера, переданным в качестве второго параметра. В качестве третьего параметра передается длина, в байтах, адресной структуры, на которую указывает второй параметр.

Цикл жизни сервера состоит из создания сокета, привязки сокета к адресу, вызова listen , разрешающего соединение с сокетом, вызова accept , принимающего входящие соединения, и затем закрытия сокета. Данные не читаются и не записываются непосредственно через сокет сервера; вместо этого, каждый раз когда программа принимает новое соединение, Linuxсоздает отдельный сокет, используется при передаче данных по этому соединению. В этом разделе рассматриваются вызовы bind, listen и accept .

С помощью команды bind адрес сервера должен быть привязан к сокету. Первый параметр команды - дескриптор файла сокета. Второй параметр - указатель на структуру адреса сервера; формат которого зависит от семейства адреса. Третий параметр - длина структуры адреса, в байтах.

Когда адрес связан с сокетом стиля соединение, необходимо вызвать listen , чтобы указать, что это - сервер. Первый параметр команды - дескриптор файла сокета. Второй параметр определяет, длину очереди ожидающих соединений. Если очередь заполнена, дополнительные соединения будут отвергнуты. Это не ограничивает общее количество соединений, которые сервер может обработать; это ограничивает только число клиентов, пытающихся соединиться и не получивших подтверждение.

С помощью команды accept сервер принимает запрос на соединение от клиента. Первый параметр вызова - дескриптор файла сокета. Второй параметр указывает на структуру адреса сокета, в которой хранится адрес клиентского сокета. Третий параметр - длина, в байтах, структуры адреса сокета. Сервер может использовать адрес клиента, чтобы определить, требуется ли действительно взаимодействовать с клиентом.

Вызов accept создает новый сокет для взаимодействия с клиентом и возвращает соответствующий дескриптор файла. Оригинальный сокет сервера продолжает принимать новые клиентские соединения.

Для чтения данных из сокета, без удаления их из входной очереди, используется команда recv . В качестве параметров передаются теже аргументы, что и в команде read , плюс дополнительный параметр FLAGS . Флаг MSG_PEEK указывает, что данные должны быть прочитаны, но не удалены из входной очереди.