UNIX网络编程——sockatmark函数

每当收到一个带外数据时，就有一个与之关联的带外标记。这是发送进程发送带外字节时该字节在发送端普通数据流中的位置。在从套接字读入期间，接收进程通过调用sockatmark函数确定是否处于带外标记。

#include <sys/socket.h>
int sockatmark(int sockfd); /* 返回值：如果在带外标记上为1, 不在标记上为0, 出错为-1 */

本函数时POSIX创造的，如下给出了常见的SIOCATMARK  ioctl完成的本函数的一个实现：

#include	"unp.h"

int
sockatmark(int fd)
{
	int		flag;

	if (ioctl(fd, SIOCATMARK, &flag) < 0)
		return(-1);
	return(flag != 0);
}

不管接收进程在线（SO_OOBINLINE套接字选项）还是带外（MGS_OOB标志）接收带外数据，带外标记都适合。带外标记的常见用法之一是接收进程特殊的对待所有数据，直到标记通过。

1.例子   

我们现在给出一个简单的例子说明带外标记的以下两个特性：

（1）带外标记总是指向普通数据最后一个字节紧后的位置。这意味着，如果带外数据在线接收，那么如果下一个待读入的字节时使用MSG_OOB标志发送的，sockatmask就返回真。而如果SO_OOBINLINE套接字选项没有开启，那么，若下一个待读入的字节是跟在带外数据后发送的第一个字节，sockatmark就返回真。

（2）读操作总是停在带外标记上。也就是说，如果在套接字接收缓冲区有100个字节，不过在带外标记之前只有5个字节，而进程执行一个请求100个字节的read调用，那么返回的是带外标记之前的5个字节。这种在带外标记上强制停止读操作的做法使得进程能够调用sockatmark确实缓冲区指针是否处于带外标记。

如下是我们的发送程序。它发送3个字节普通数据，1个字节带外数据，再跟1个字节普通数据。每个输出操作之间没有停顿。

#include	"unp.h"

int
main(int argc, char **argv)
{
	int		sockfd;

	if (argc != 3)
		err_quit("usage: tcpsend04 <host> <port#>");

	sockfd = Tcp_connect(argv[1], argv[2]);

	Write(sockfd, "123", 3);
	printf("wrote 3 bytes of normal data\n");

	Send(sockfd, "4", 1, MSG_OOB);
	printf("wrote 1 byte of OOB data\n");

	Write(sockfd, "5", 1);
	printf("wrote 1 byte of normal data\n");

	exit(0);
}

下面是接收程序。它既不使用SIGURG信号也不使用select。它调用sockatmark来确定何时碰到带外字节。

#include	"unp.h"

int
main(int argc, char **argv)
{
	int		listenfd, connfd, n, on=1;
	char	buff[100];

	if (argc == 2)
		listenfd = Tcp_listen(NULL, argv[1], NULL);
	else if (argc == 3)
		listenfd = Tcp_listen(argv[1], argv[2], NULL);
	else
		err_quit("usage: tcprecv04 [ <host> ] <port#>");

	Setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_OOBINLINE, &on, sizeof(on));

	connfd = Accept(listenfd, NULL, NULL);
	sleep(5);

	for ( ; ; ) {
		if (Sockatmark(connfd))
			printf("at OOB mark\n");

		if ( (n = Read(connfd, buff, sizeof(buff)-1)) == 0) {
			printf("received EOF\n");
			exit(0);
		}
		buff[n] = 0;	/* null terminate */
		printf("read %d bytes: %s\n", n, buff);
	}
}

读入来自发送进程的所有数据
21-30   程序循环调用read,并显示收到的数据。不过在调用read之前，先调用sockatmark检查缓冲区指针是否处于带外标记。

我们运行本程序得到如下输出：

read 3 bytes:123
at OOB mask
read 2bytes:45
recvived EOF

尽管接收进程首次调用read时接收端TCP已经接收了所有数据（因为接收进程调用了sleep），但是首次read调用因遇到带外标记而仅仅返回3个字节即在第四个字节（OOB标记）将会停在这里。下一个读入的字节时带外字节（值为4），因为我们早先告知内核在线放置带外数据。

2.例子

我们现在给出另一个简单的例子，用于展示早先提到过的带外数据的另外两个特性。
（1）即使因为流量控制而停止发送数据，TCP仍然发送带外数据的通知（即它的紧急指针）。
（2）在带外数据到达之前，接收进程可能被通知说发送进程已经发送了带外数据（使用SIGURG信号或通过select）。如果接收进程接着指定MSG_OOB调用recv，而带外数据却尚未到达，recv将返回EWOULDBLOCK错误。

如下是发送程序：

#include	"unp.h"

int
main(int argc, char **argv)
{
	int		sockfd, size;
	char	buff[16384];

	if (argc != 3)
		err_quit("usage: tcpsend05 <host> <port#>");

	sockfd = Tcp_connect(argv[1], argv[2]);

	size = 32768;
	Setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &size, sizeof(size));

	Write(sockfd, buff, 16384);
	printf("wrote 16384 bytes of normal data\n");
	sleep(5);

	Send(sockfd, "a", 1, MSG_OOB);
	printf("wrote 1 byte of OOB data\n");

	Write(sockfd, buff, 1024);
	printf("wrote 1024 bytes of normal data\n");

	exit(0);
}

15-25   该进程把它的套接字发送缓冲区大小设置为32768，写出16384字节的普通数据，然后睡眠5秒钟。我们稍后将看到接收进程把它的套接字接收缓冲区大小设置为4096，因此发送进程的这些操作确保发送端TCP填满接收端得套接字接收缓冲区。发送进程接着发送单字节的带外数据，后跟1024字节的普通数据，然后终止。

如下是接收程序：

#include	"unp.h"

int		listenfd, connfd;

void	sig_urg(int);

int
main(int argc, char **argv)
{
	int		size;

	if (argc == 2)
		listenfd = Tcp_listen(NULL, argv[1], NULL);
	else if (argc == 3)
		listenfd = Tcp_listen(argv[1], argv[2], NULL);
	else
		err_quit("usage: tcprecv05 [ <host> ] <port#>");

	size = 4096;
	Setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &size, sizeof(size));

	connfd = Accept(listenfd, NULL, NULL);

	Signal(SIGURG, sig_urg);
	Fcntl(connfd, F_SETOWN, getpid());

	for ( ; ; )
		pause();
}

void
sig_urg(int signo)
{
	int		n;
	char	buff[2048];

	printf("SIGURG received\n");
	n = Recv(connfd, buff, sizeof(buff)-1, MSG_OOB);
	buff[n] = 0;		/* null terminate */
	printf("read %d OOB byte\n", n);
}

19-28   接收进程把监听套接字接收缓冲区大小设置为4096.连接建立之后，这个大小将传承给已连接套接字。接收进程接着accept连接，建立一个SIGURG信号处理函数，并建立套接字的属主。主程序然后再一个无穷循环中调用pause。
31-41   信号处理函数调用recv读入带外数据。

我们先启动接收进程，接着启动发送进程，以下是来自发送进程的输出：

wrote 16384 bytes of normal data
wrote 1 bytes of OOB data
wrote 1024 bytes of normal data

正如所期，所有这些数据适合发送进程套接字发送缓冲区的大小，发送进程手终止。以下是来自接收进程的输出：

SIGURG received
recv error:Resource temporarily unavailable

接收进程的输出结果说明了（2）。

发送端TCP向接收端TCP发送了带外通知，由此产生递交给接收进程的SIGURG信号。然而当接收进程指定MSG_OOB标志调用recv时，相应带外字节不能读入因为带外数据还没有到达。

解决办法是让接收进程通知读入已排队的普通数据，在套接字接收缓冲区中腾出空间。这将导致接收端TCP向发送端通告一个非零的窗口，最终允许发送带外字节。

3.例子

我们下一个例子展示了一个给定TCP连接只有一个带外标记，如果在接收进程读入某个现有带外数据之前有新的带外数据到达，先前的标记就丢失。
      下面是发送程序：

#include	"unp.h"

int
main(int argc, char **argv)
{
	int		sockfd;

	if (argc != 3)
		err_quit("usage: tcpsend06 <host> <port#>");

	sockfd = Tcp_connect(argv[1], argv[2]);

	Write(sockfd, "123", 3);
	printf("wrote 3 bytes of normal data\n");

	Send(sockfd, "4", 1, MSG_OOB);
	printf("wrote 1 byte of OOB data\n");

	Write(sockfd, "5", 1);
	printf("wrote 1 byte of normal data\n");

	Send(sockfd, "6", 1, MSG_OOB);
	printf("wrote 1 byte of OOB data\n");

	Write(sockfd, "7", 1);
	printf("wrote 1 byte of normal data\n");

	exit(0);
}

各个输出调用之间没有停顿，使得所有数据能够迅速的发送到接收端TCP。
       接收端，它在接收连接之后睡眠5秒，以允许来自发送端得数据到达接收TCP。以下是接收进程的输出：

read 5 bytes:12345
at OOB mark
read 2bytes:67
received EOF

第二个带外字节（6）的到来覆写了第一个带外字节（4）到来时存放的带外标记。正像我们所说，每个TCP连接最多只有一个带外标记。