Стр. 2 - Проверка корректности использования POSIX-сокетов при неблокирующем вводе-выводе

ISSN 2305-5626. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана: электронное издание. 2013

2

сетевых сокетов. Блокировка рабочего потока приведет к прекраще-

нию обработки всех соединений, за которые был ответственен забло-

кированный поток, на неопределенное время. В худшем случае это

время зависит от поведения клиента сетевой службы.

Таким образом, проверка корректности является актуальной про-

блемой, но известные существующие средства анализа программного

обеспечения (ПО) не имеют специализированных функций для поис-

ка таких ошибок. В работе приведено описание разработки метода

проверки корректности реализации мультиплексированного сетевого

ввода-вывода в сетевых службах. Программная реализация созданно-

го метода состоит из загружаемого модуля для модифицированного

ядра ОС, анализирующего системные вызовы ввода-вывода и выпол-

няющего разработанные алгоритмы поиска ошибок, и прикладной

программы, взаимодействующей с пользователем.

Ошибки при реализации мультиплексирования соединений.

Стандарт POSIX.1-2008 определяет три системных вызова мульти-

плексирования для опроса сокетов на предмет возможности неблоки-

рующих операций чтения или записи:

select( )

,

poll( )

,

pselect( )

[3]. При описании метода для краткости под

select( )

будем понимать любой возможный системный вызов мультиплекси-

рования, под

read( )

— любую возможную функцию чтения из со-

кета, а под

write( )

— любую возможную функцию записи в сокет

из ограниченных стандартом POSIX.1-2008.

Известные ошибки мультиплексирования можно подразделить на

две группы (рис. 1): критические и некритические. Критические

ошибки могут заблокировать поток на сколь угодно длительное вре-

мя, зависящее от действий клиентской стороны. Последствиями не-

критических ошибок являются задержки в обслуживании клиентов,

но сам рабочий поток не блокируется на неопределенное время.

Под ошибкой блокированием потока или процесса до чтения из

готового сокета (см. рис. 1) понимается наличие операции, проводи-

мой на сервере, которая вызывает кратковременное «засыпание»

процесса. Примером такой операции может служить необходимость

чтения из локального файла.

Чтение из одного и того же сокета в различных рабочих потоках

приводит к тому, что нельзя гарантировать неблокирующий характер

чтения: когда данные в сокете появятся, несколько потоков присту-

пят к их чтению, но успешно выполнить эту операцию в общем слу-

чае может только один поток. Остальные потоки в состоянии сна бу-

дут ожидать прихода новых данных от клиента, при этом

обслуживаемые ими соединения обрабатываться не будут.

Примером ошибки, приводящей к блокирующему чтению, может

служить последовательность вызовов

select( ) — read(fd) — . .

. — read(fd)

, где

fd

— дескриптор сокета, о котором вызов

select( )

сообщил как о готовом для чтения. Первое чтение будет

неблокирующим, но про второе этого сказать в общем случае нельзя.