0adfd445277a97bbde1763419b25e25346cf866b
[p5sagit/p5-mst-13.2.git] / pod / perlipc.pod
1 =head1 NAME
2
3 perlipc - Perl interprocess communication (signals, fifos, pipes, safe subprocesses, sockets, and semaphores)
4
5 =head1 DESCRIPTION
6
7 The basic IPC facilities of Perl are built out of the good old Unix
8 signals, named pipes, pipe opens, the Berkeley socket routines, and SysV
9 IPC calls.  Each is used in slightly different situations.
10
11 =head1 Signals
12
13 Perl uses a simple signal handling model: the %SIG hash contains names
14 or references of user-installed signal handlers.  These handlers will
15 be called with an argument which is the name of the signal that
16 triggered it.  A signal may be generated intentionally from a
17 particular keyboard sequence like control-C or control-Z, sent to you
18 from another process, or triggered automatically by the kernel when
19 special events transpire, like a child process exiting, your process
20 running out of stack space, or hitting file size limit.
21
22 For example, to trap an interrupt signal, set up a handler like this:
23
24     sub catch_zap {
25         my $signame = shift;
26         $shucks++;
27         die "Somebody sent me a SIG$signame";
28     }
29     $SIG{INT} = 'catch_zap';  # could fail in modules
30     $SIG{INT} = \&catch_zap;  # best strategy
31
32 Prior to Perl 5.7.3 it was necessary to do as little as you possibly
33 could in your handler; notice how all we do is set a global variable
34 and then raise an exception.  That's because on most systems,
35 libraries are not re-entrant; particularly, memory allocation and I/O
36 routines are not.  That meant that doing nearly I<anything> in your
37 handler could in theory trigger a memory fault and subsequent core
38 dump - see L<Deferred Signals> below.
39
40 The names of the signals are the ones listed out by C<kill -l> on your
41 system, or you can retrieve them from the Config module.  Set up an
42 @signame list indexed by number to get the name and a %signo table
43 indexed by name to get the number:
44
45     use Config;
46     defined $Config{sig_name} || die "No sigs?";
47     foreach $name (split(' ', $Config{sig_name})) {
48         $signo{$name} = $i;
49         $signame[$i] = $name;
50         $i++;
51     }
52
53 So to check whether signal 17 and SIGALRM were the same, do just this:
54
55     print "signal #17 = $signame[17]\n";
56     if ($signo{ALRM}) {
57         print "SIGALRM is $signo{ALRM}\n";
58     }
59
60 You may also choose to assign the strings C<'IGNORE'> or C<'DEFAULT'> as
61 the handler, in which case Perl will try to discard the signal or do the
62 default thing.
63
64 On most Unix platforms, the C<CHLD> (sometimes also known as C<CLD>) signal
65 has special behavior with respect to a value of C<'IGNORE'>.
66 Setting C<$SIG{CHLD}> to C<'IGNORE'> on such a platform has the effect of
67 not creating zombie processes when the parent process fails to C<wait()>
68 on its child processes (i.e. child processes are automatically reaped).
69 Calling C<wait()> with C<$SIG{CHLD}> set to C<'IGNORE'> usually returns
70 C<-1> on such platforms.
71
72 Some signals can be neither trapped nor ignored, such as
73 the KILL and STOP (but not the TSTP) signals.  One strategy for
74 temporarily ignoring signals is to use a local() statement, which will be
75 automatically restored once your block is exited.  (Remember that local()
76 values are "inherited" by functions called from within that block.)
77
78     sub precious {
79         local $SIG{INT} = 'IGNORE';
80         &more_functions;
81     }
82     sub more_functions {
83         # interrupts still ignored, for now...
84     }
85
86 Sending a signal to a negative process ID means that you send the signal
87 to the entire Unix process-group.  This code sends a hang-up signal to all
88 processes in the current process group (and sets $SIG{HUP} to IGNORE so
89 it doesn't kill itself):
90
91     {
92         local $SIG{HUP} = 'IGNORE';
93         kill HUP => -$$;
94         # snazzy writing of: kill('HUP', -$$)
95     }
96
97 Another interesting signal to send is signal number zero.  This doesn't
98 actually affect another process, but instead checks whether it's alive
99 or has changed its UID.
100
101     unless (kill 0 => $kid_pid) {
102         warn "something wicked happened to $kid_pid";
103     }
104
105 You might also want to employ anonymous functions for simple signal
106 handlers:
107
108     $SIG{INT} = sub { die "\nOutta here!\n" };
109
110 But that will be problematic for the more complicated handlers that need
111 to reinstall themselves.  Because Perl's signal mechanism is currently
112 based on the signal(3) function from the C library, you may sometimes be so
113 misfortunate as to run on systems where that function is "broken", that
114 is, it behaves in the old unreliable SysV way rather than the newer, more
115 reasonable BSD and POSIX fashion.  So you'll see defensive people writing
116 signal handlers like this:
117
118     sub REAPER {
119         $waitedpid = wait;
120         # loathe sysV: it makes us not only reinstate
121         # the handler, but place it after the wait
122         $SIG{CHLD} = \&REAPER;
123     }
124     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
125     # now do something that forks...
126
127 or better still:
128
129     use POSIX ":sys_wait_h";
130     sub REAPER {
131         my $child;
132         # If a second child dies while in the signal handler caused by the
133         # first death, we won't get another signal. So must loop here else
134         # we will leave the unreaped child as a zombie. And the next time
135         # two children die we get another zombie. And so on.
136         while (($child = waitpid(-1,WNOHANG)) > 0) {
137             $Kid_Status{$child} = $?;
138         }
139         $SIG{CHLD} = \&REAPER;  # still loathe sysV
140     }
141     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
142     # do something that forks...
143
144 Signal handling is also used for timeouts in Unix,   While safely
145 protected within an C<eval{}> block, you set a signal handler to trap
146 alarm signals and then schedule to have one delivered to you in some
147 number of seconds.  Then try your blocking operation, clearing the alarm
148 when it's done but not before you've exited your C<eval{}> block.  If it
149 goes off, you'll use die() to jump out of the block, much as you might
150 using longjmp() or throw() in other languages.
151
152 Here's an example:
153
154     eval {
155         local $SIG{ALRM} = sub { die "alarm clock restart" };
156         alarm 10;
157         flock(FH, 2);   # blocking write lock
158         alarm 0;
159     };
160     if ($@ and $@ !~ /alarm clock restart/) { die }
161
162 If the operation being timed out is system() or qx(), this technique
163 is liable to generate zombies.    If this matters to you, you'll
164 need to do your own fork() and exec(), and kill the errant child process.
165
166 For more complex signal handling, you might see the standard POSIX
167 module.  Lamentably, this is almost entirely undocumented, but
168 the F<t/lib/posix.t> file from the Perl source distribution has some
169 examples in it.
170
171 =head2 Handling the SIGHUP Signal in Daemons
172
173 A process that usually starts when the system boots and shuts down
174 when the system is shut down is called a daemon (Disk And Execution
175 MONitor). If a daemon process has a configuration file which is
176 modified after the process has been started, there should be a way to
177 tell that process to re-read its configuration file, without stopping
178 the process. Many daemons provide this mechanism using the C<SIGHUP>
179 signal handler. When you want to tell the daemon to re-read the file
180 you simply send it the C<SIGHUP> signal.
181
182 Not all platforms automatically reinstall their (native) signal
183 handlers after a signal delivery.  This means that the handler works
184 only the first time the signal is sent. The solution to this problem
185 is to use C<POSIX> signal handlers if available, their behaviour
186 is well-defined.
187
188 The following example implements a simple daemon, which restarts
189 itself every time the C<SIGHUP> signal is received. The actual code is
190 located in the subroutine C<code()>, which simply prints some debug
191 info to show that it works and should be replaced with the real code.
192
193   #!/usr/bin/perl -w
194   
195   use POSIX ();
196   use FindBin ();
197   use File::Basename ();
198   use File::Spec::Functions;
199   
200   $|=1;
201   
202   # make the daemon cross-platform, so exec always calls the script
203   # itself with the right path, no matter how the script was invoked.
204   my $script = File::Basename::basename($0);
205   my $SELF = catfile $FindBin::Bin, $script;
206   
207   # POSIX unmasks the sigprocmask properly
208   my $sigset = POSIX::SigSet->new();
209   my $action = POSIX::SigAction->new('sigHUP_handler',
210                                      $sigset,
211                                      &POSIX::SA_NODEFER);
212   POSIX::sigaction(&POSIX::SIGHUP, $action);
213   
214   sub sigHUP_handler {
215       print "got SIGHUP\n";
216       exec($SELF, @ARGV) or die "Couldn't restart: $!\n";
217   }
218   
219   code();
220   
221   sub code {
222       print "PID: $$\n";
223       print "ARGV: @ARGV\n";
224       my $c = 0;
225       while (++$c) {
226           sleep 2;
227           print "$c\n";
228       }
229   }
230   __END__
231
232
233 =head1 Named Pipes
234
235 A named pipe (often referred to as a FIFO) is an old Unix IPC
236 mechanism for processes communicating on the same machine.  It works
237 just like a regular, connected anonymous pipes, except that the
238 processes rendezvous using a filename and don't have to be related.
239
240 To create a named pipe, use the Unix command mknod(1) or on some
241 systems, mkfifo(1).  These may not be in your normal path.
242
243     # system return val is backwards, so && not ||
244     #
245     $ENV{PATH} .= ":/etc:/usr/etc";
246     if  (      system('mknod',  $path, 'p')
247             && system('mkfifo', $path) )
248     {
249         die "mk{nod,fifo} $path failed";
250     }
251
252
253 A fifo is convenient when you want to connect a process to an unrelated
254 one.  When you open a fifo, the program will block until there's something
255 on the other end.
256
257 For example, let's say you'd like to have your F<.signature> file be a
258 named pipe that has a Perl program on the other end.  Now every time any
259 program (like a mailer, news reader, finger program, etc.) tries to read
260 from that file, the reading program will block and your program will
261 supply the new signature.  We'll use the pipe-checking file test B<-p>
262 to find out whether anyone (or anything) has accidentally removed our fifo.
263
264     chdir; # go home
265     $FIFO = '.signature';
266     $ENV{PATH} .= ":/etc:/usr/games";
267
268     while (1) {
269         unless (-p $FIFO) {
270             unlink $FIFO;
271             system('mknod', $FIFO, 'p')
272                 && die "can't mknod $FIFO: $!";
273         }
274
275         # next line blocks until there's a reader
276         open (FIFO, "> $FIFO") || die "can't write $FIFO: $!";
277         print FIFO "John Smith (smith\@host.org)\n", `fortune -s`;
278         close FIFO;
279         sleep 2;    # to avoid dup signals
280     }
281
282 =head2 Deferred Signals
283
284 In Perls before Perl 5.7.3 by installing Perl code to deal with
285 signals, you were exposing yourself to danger from two things.  First,
286 few system library functions are re-entrant.  If the signal interrupts
287 while Perl is executing one function (like malloc(3) or printf(3)),
288 and your signal handler then calls the same function again, you could
289 get unpredictable behavior--often, a core dump.  Second, Perl isn't
290 itself re-entrant at the lowest levels.  If the signal interrupts Perl
291 while Perl is changing its own internal data structures, similarly
292 unpredictable behaviour may result.
293
294 There were two things you could do, knowing this: be paranoid or be
295 pragmatic.  The paranoid approach was to do as little as possible in your
296 signal handler.  Set an existing integer variable that already has a
297 value, and return.  This doesn't help you if you're in a slow system call,
298 which will just restart.  That means you have to C<die> to longjump(3) out
299 of the handler.  Even this is a little cavalier for the true paranoiac,
300 who avoids C<die> in a handler because the system I<is> out to get you.
301 The pragmatic approach was to say ``I know the risks, but prefer the
302 convenience'', and to do anything you wanted in your signal handler,
303 and be prepared to clean up core dumps now and again.
304
305 In Perl 5.7.3 and later to avoid these problems signals are
306 "deferred"-- that is when the signal is delivered to the process by
307 the system (to the C code that implements Perl) a flag is set, and the
308 handler returns immediately. Then at strategic "safe" points in the
309 Perl interpreter (e.g. when it is about to execute a new opcode) the
310 flags are checked and the Perl level handler from %SIG is
311 executed. The "deferred" scheme allows much more flexibility in the
312 coding of signal handler as we know Perl interpreter is in a safe
313 state, and that we are not in a system library function when the
314 handler is called.  However the implementation does differ from
315 previous Perls in the following ways:
316
317 =over 4
318
319 =item Long running opcodes
320
321 As Perl interpreter only looks at the signal flags when it about to
322 execute a new opcode if a signal arrives during a long running opcode
323 (e.g. a regular expression operation on a very large string) then
324 signal will not be seen until operation completes.
325
326 =item Interrupting IO
327
328 When a signal is delivered (e.g. INT control-C) the operating system
329 breaks into IO operations like C<read> (used to implement Perls
330 E<lt>E<gt> operator). On older Perls the handler was called
331 immediately (and as C<read> is not "unsafe" this worked well). With
332 the "deferred" scheme the handler is not called immediately, and if
333 Perl is using system's C<stdio> library that library may re-start the
334 C<read> without returning to Perl and giving it a chance to call the
335 %SIG handler. If this happens on your system the solution is to use
336 C<:perlio> layer to do IO - at least on those handles which you want
337 to be able to break into with signals. (The C<:perlio> layer checks
338 the signal flags and calls %SIG handlers before resuming IO operation.)
339
340 Note that the default in Perl 5.7.3 and later is to automatically use
341 the C<:perlio> layer.
342
343 =item Signals as "faults"
344
345 Certain signals e.g. SEGV, ILL, BUS are generated as a result of
346 virtual memory or other "faults". These are normally fatal and there
347 is little a Perl-level handler can do with them. (In particular the
348 old signal scheme was particularly unsafe in such cases.)  However if
349 a %SIG handler is set the new scheme simply sets a flag and returns as
350 described above. This may cause the operating system to try the
351 offending machine instruction again and - as nothing has changed - it
352 will generate the signal again. The result of this is a rather odd
353 "loop". In future Perl's signal mechanism may be changed to avoid this
354 - perhaps by simply disallowing %SIG handlers on signals of that
355 type. Until then the work-round is not to set a %SIG handler on those
356 signals. (Which signals they are is operating system dependant.)
357
358 =item Signals triggered by operating system state
359
360 On some operating systems certain signal handlers are supposed to "do
361 something" before returning. One example can be CHLD or CLD which
362 indicates a child process has completed. On some operating systems the
363 signal handler is expected to C<wait> for the completed child
364 process. On such systems the deferred signal scheme will not work for
365 those signals (it does not do the C<wait>). Again the failure will
366 look like a loop as the operating system will re-issue the signal as
367 there are un-waited-for completed child processes.
368
369 =back
370
371 =head1 Using open() for IPC
372
373 Perl's basic open() statement can also be used for unidirectional
374 interprocess communication by either appending or prepending a pipe
375 symbol to the second argument to open().  Here's how to start
376 something up in a child process you intend to write to:
377
378     open(SPOOLER, "| cat -v | lpr -h 2>/dev/null")
379                     || die "can't fork: $!";
380     local $SIG{PIPE} = sub { die "spooler pipe broke" };
381     print SPOOLER "stuff\n";
382     close SPOOLER || die "bad spool: $! $?";
383
384 And here's how to start up a child process you intend to read from:
385
386     open(STATUS, "netstat -an 2>&1 |")
387                     || die "can't fork: $!";
388     while (<STATUS>) {
389         next if /^(tcp|udp)/;
390         print;
391     }
392     close STATUS || die "bad netstat: $! $?";
393
394 If one can be sure that a particular program is a Perl script that is
395 expecting filenames in @ARGV, the clever programmer can write something
396 like this:
397
398     % program f1 "cmd1|" - f2 "cmd2|" f3 < tmpfile
399
400 and irrespective of which shell it's called from, the Perl program will
401 read from the file F<f1>, the process F<cmd1>, standard input (F<tmpfile>
402 in this case), the F<f2> file, the F<cmd2> command, and finally the F<f3>
403 file.  Pretty nifty, eh?
404
405 You might notice that you could use backticks for much the
406 same effect as opening a pipe for reading:
407
408     print grep { !/^(tcp|udp)/ } `netstat -an 2>&1`;
409     die "bad netstat" if $?;
410
411 While this is true on the surface, it's much more efficient to process the
412 file one line or record at a time because then you don't have to read the
413 whole thing into memory at once.  It also gives you finer control of the
414 whole process, letting you to kill off the child process early if you'd
415 like.
416
417 Be careful to check both the open() and the close() return values.  If
418 you're I<writing> to a pipe, you should also trap SIGPIPE.  Otherwise,
419 think of what happens when you start up a pipe to a command that doesn't
420 exist: the open() will in all likelihood succeed (it only reflects the
421 fork()'s success), but then your output will fail--spectacularly.  Perl
422 can't know whether the command worked because your command is actually
423 running in a separate process whose exec() might have failed.  Therefore,
424 while readers of bogus commands return just a quick end of file, writers
425 to bogus command will trigger a signal they'd better be prepared to
426 handle.  Consider:
427
428     open(FH, "|bogus")  or die "can't fork: $!";
429     print FH "bang\n"   or die "can't write: $!";
430     close FH            or die "can't close: $!";
431
432 That won't blow up until the close, and it will blow up with a SIGPIPE.
433 To catch it, you could use this:
434
435     $SIG{PIPE} = 'IGNORE';
436     open(FH, "|bogus")  or die "can't fork: $!";
437     print FH "bang\n"   or die "can't write: $!";
438     close FH            or die "can't close: status=$?";
439
440 =head2 Filehandles
441
442 Both the main process and any child processes it forks share the same
443 STDIN, STDOUT, and STDERR filehandles.  If both processes try to access
444 them at once, strange things can happen.  You may also want to close
445 or reopen the filehandles for the child.  You can get around this by
446 opening your pipe with open(), but on some systems this means that the
447 child process cannot outlive the parent.
448
449 =head2 Background Processes
450
451 You can run a command in the background with:
452
453     system("cmd &");
454
455 The command's STDOUT and STDERR (and possibly STDIN, depending on your
456 shell) will be the same as the parent's.  You won't need to catch
457 SIGCHLD because of the double-fork taking place (see below for more
458 details).
459
460 =head2 Complete Dissociation of Child from Parent
461
462 In some cases (starting server processes, for instance) you'll want to
463 completely dissociate the child process from the parent.  This is
464 often called daemonization.  A well behaved daemon will also chdir()
465 to the root directory (so it doesn't prevent unmounting the filesystem
466 containing the directory from which it was launched) and redirect its
467 standard file descriptors from and to F</dev/null> (so that random
468 output doesn't wind up on the user's terminal).
469
470     use POSIX 'setsid';
471
472     sub daemonize {
473         chdir '/'               or die "Can't chdir to /: $!";
474         open STDIN, '/dev/null' or die "Can't read /dev/null: $!";
475         open STDOUT, '>/dev/null'
476                                 or die "Can't write to /dev/null: $!";
477         defined(my $pid = fork) or die "Can't fork: $!";
478         exit if $pid;
479         setsid                  or die "Can't start a new session: $!";
480         open STDERR, '>&STDOUT' or die "Can't dup stdout: $!";
481     }
482
483 The fork() has to come before the setsid() to ensure that you aren't a
484 process group leader (the setsid() will fail if you are).  If your
485 system doesn't have the setsid() function, open F</dev/tty> and use the
486 C<TIOCNOTTY> ioctl() on it instead.  See L<tty(4)> for details.
487
488 Non-Unix users should check their Your_OS::Process module for other
489 solutions.
490
491 =head2 Safe Pipe Opens
492
493 Another interesting approach to IPC is making your single program go
494 multiprocess and communicate between (or even amongst) yourselves.  The
495 open() function will accept a file argument of either C<"-|"> or C<"|-">
496 to do a very interesting thing: it forks a child connected to the
497 filehandle you've opened.  The child is running the same program as the
498 parent.  This is useful for safely opening a file when running under an
499 assumed UID or GID, for example.  If you open a pipe I<to> minus, you can
500 write to the filehandle you opened and your kid will find it in his
501 STDIN.  If you open a pipe I<from> minus, you can read from the filehandle
502 you opened whatever your kid writes to his STDOUT.
503
504     use English '-no_match_vars';
505     my $sleep_count = 0;
506
507     do {
508         $pid = open(KID_TO_WRITE, "|-");
509         unless (defined $pid) {
510             warn "cannot fork: $!";
511             die "bailing out" if $sleep_count++ > 6;
512             sleep 10;
513         }
514     } until defined $pid;
515
516     if ($pid) {  # parent
517         print KID_TO_WRITE @some_data;
518         close(KID_TO_WRITE) || warn "kid exited $?";
519     } else {     # child
520         ($EUID, $EGID) = ($UID, $GID); # suid progs only
521         open (FILE, "> /safe/file")
522             || die "can't open /safe/file: $!";
523         while (<STDIN>) {
524             print FILE; # child's STDIN is parent's KID
525         }
526         exit;  # don't forget this
527     }
528
529 Another common use for this construct is when you need to execute
530 something without the shell's interference.  With system(), it's
531 straightforward, but you can't use a pipe open or backticks safely.
532 That's because there's no way to stop the shell from getting its hands on
533 your arguments.   Instead, use lower-level control to call exec() directly.
534
535 Here's a safe backtick or pipe open for read:
536
537     # add error processing as above
538     $pid = open(KID_TO_READ, "-|");
539
540     if ($pid) {   # parent
541         while (<KID_TO_READ>) {
542             # do something interesting
543         }
544         close(KID_TO_READ) || warn "kid exited $?";
545
546     } else {      # child
547         ($EUID, $EGID) = ($UID, $GID); # suid only
548         exec($program, @options, @args)
549             || die "can't exec program: $!";
550         # NOTREACHED
551     }
552
553
554 And here's a safe pipe open for writing:
555
556     # add error processing as above
557     $pid = open(KID_TO_WRITE, "|-");
558     $SIG{ALRM} = sub { die "whoops, $program pipe broke" };
559
560     if ($pid) {  # parent
561         for (@data) {
562             print KID_TO_WRITE;
563         }
564         close(KID_TO_WRITE) || warn "kid exited $?";
565
566     } else {     # child
567         ($EUID, $EGID) = ($UID, $GID);
568         exec($program, @options, @args)
569             || die "can't exec program: $!";
570         # NOTREACHED
571     }
572
573 Since Perl 5.8.0, you can also use the list form of C<open> for pipes :
574 the syntax
575
576     open KID_PS, "-|", "ps", "aux" or die $!;
577
578 forks the ps(1) command (without spawning a shell, as there are more than
579 three arguments to open()), and reads its standard output via the
580 C<KID_PS> filehandle.
581
582 Note that these operations are full Unix forks, which means they may not be
583 correctly implemented on alien systems.  Additionally, these are not true
584 multithreading.  If you'd like to learn more about threading, see the
585 F<modules> file mentioned below in the SEE ALSO section.
586
587 =head2 Bidirectional Communication with Another Process
588
589 While this works reasonably well for unidirectional communication, what
590 about bidirectional communication?  The obvious thing you'd like to do
591 doesn't actually work:
592
593     open(PROG_FOR_READING_AND_WRITING, "| some program |")
594
595 and if you forget to use the C<use warnings> pragma or the B<-w> flag,
596 then you'll miss out entirely on the diagnostic message:
597
598     Can't do bidirectional pipe at -e line 1.
599
600 If you really want to, you can use the standard open2() library function
601 to catch both ends.  There's also an open3() for tridirectional I/O so you
602 can also catch your child's STDERR, but doing so would then require an
603 awkward select() loop and wouldn't allow you to use normal Perl input
604 operations.
605
606 If you look at its source, you'll see that open2() uses low-level
607 primitives like Unix pipe() and exec() calls to create all the connections.
608 While it might have been slightly more efficient by using socketpair(), it
609 would have then been even less portable than it already is.  The open2()
610 and open3() functions are  unlikely to work anywhere except on a Unix
611 system or some other one purporting to be POSIX compliant.
612
613 Here's an example of using open2():
614
615     use FileHandle;
616     use IPC::Open2;
617     $pid = open2(*Reader, *Writer, "cat -u -n" );
618     print Writer "stuff\n";
619     $got = <Reader>;
620
621 The problem with this is that Unix buffering is really going to
622 ruin your day.  Even though your C<Writer> filehandle is auto-flushed,
623 and the process on the other end will get your data in a timely manner,
624 you can't usually do anything to force it to give it back to you
625 in a similarly quick fashion.  In this case, we could, because we
626 gave I<cat> a B<-u> flag to make it unbuffered.  But very few Unix
627 commands are designed to operate over pipes, so this seldom works
628 unless you yourself wrote the program on the other end of the
629 double-ended pipe.
630
631 A solution to this is the nonstandard F<Comm.pl> library.  It uses
632 pseudo-ttys to make your program behave more reasonably:
633
634     require 'Comm.pl';
635     $ph = open_proc('cat -n');
636     for (1..10) {
637         print $ph "a line\n";
638         print "got back ", scalar <$ph>;
639     }
640
641 This way you don't have to have control over the source code of the
642 program you're using.  The F<Comm> library also has expect()
643 and interact() functions.  Find the library (and we hope its
644 successor F<IPC::Chat>) at your nearest CPAN archive as detailed
645 in the SEE ALSO section below.
646
647 The newer Expect.pm module from CPAN also addresses this kind of thing.
648 This module requires two other modules from CPAN: IO::Pty and IO::Stty.
649 It sets up a pseudo-terminal to interact with programs that insist on
650 using talking to the terminal device driver.  If your system is
651 amongst those supported, this may be your best bet.
652
653 =head2 Bidirectional Communication with Yourself
654
655 If you want, you may make low-level pipe() and fork()
656 to stitch this together by hand.  This example only
657 talks to itself, but you could reopen the appropriate
658 handles to STDIN and STDOUT and call other processes.
659
660     #!/usr/bin/perl -w
661     # pipe1 - bidirectional communication using two pipe pairs
662     #         designed for the socketpair-challenged
663     use IO::Handle;     # thousands of lines just for autoflush :-(
664     pipe(PARENT_RDR, CHILD_WTR);                # XXX: failure?
665     pipe(CHILD_RDR,  PARENT_WTR);               # XXX: failure?
666     CHILD_WTR->autoflush(1);
667     PARENT_WTR->autoflush(1);
668
669     if ($pid = fork) {
670         close PARENT_RDR; close PARENT_WTR;
671         print CHILD_WTR "Parent Pid $$ is sending this\n";
672         chomp($line = <CHILD_RDR>);
673         print "Parent Pid $$ just read this: `$line'\n";
674         close CHILD_RDR; close CHILD_WTR;
675         waitpid($pid,0);
676     } else {
677         die "cannot fork: $!" unless defined $pid;
678         close CHILD_RDR; close CHILD_WTR;
679         chomp($line = <PARENT_RDR>);
680         print "Child Pid $$ just read this: `$line'\n";
681         print PARENT_WTR "Child Pid $$ is sending this\n";
682         close PARENT_RDR; close PARENT_WTR;
683         exit;
684     }
685
686 But you don't actually have to make two pipe calls.  If you
687 have the socketpair() system call, it will do this all for you.
688
689     #!/usr/bin/perl -w
690     # pipe2 - bidirectional communication using socketpair
691     #   "the best ones always go both ways"
692
693     use Socket;
694     use IO::Handle;     # thousands of lines just for autoflush :-(
695     # We say AF_UNIX because although *_LOCAL is the
696     # POSIX 1003.1g form of the constant, many machines
697     # still don't have it.
698     socketpair(CHILD, PARENT, AF_UNIX, SOCK_STREAM, PF_UNSPEC)
699                                 or  die "socketpair: $!";
700
701     CHILD->autoflush(1);
702     PARENT->autoflush(1);
703
704     if ($pid = fork) {
705         close PARENT;
706         print CHILD "Parent Pid $$ is sending this\n";
707         chomp($line = <CHILD>);
708         print "Parent Pid $$ just read this: `$line'\n";
709         close CHILD;
710         waitpid($pid,0);
711     } else {
712         die "cannot fork: $!" unless defined $pid;
713         close CHILD;
714         chomp($line = <PARENT>);
715         print "Child Pid $$ just read this: `$line'\n";
716         print PARENT "Child Pid $$ is sending this\n";
717         close PARENT;
718         exit;
719     }
720
721 =head1 Sockets: Client/Server Communication
722
723 While not limited to Unix-derived operating systems (e.g., WinSock on PCs
724 provides socket support, as do some VMS libraries), you may not have
725 sockets on your system, in which case this section probably isn't going to do
726 you much good.  With sockets, you can do both virtual circuits (i.e., TCP
727 streams) and datagrams (i.e., UDP packets).  You may be able to do even more
728 depending on your system.
729
730 The Perl function calls for dealing with sockets have the same names as
731 the corresponding system calls in C, but their arguments tend to differ
732 for two reasons: first, Perl filehandles work differently than C file
733 descriptors.  Second, Perl already knows the length of its strings, so you
734 don't need to pass that information.
735
736 One of the major problems with old socket code in Perl was that it used
737 hard-coded values for some of the constants, which severely hurt
738 portability.  If you ever see code that does anything like explicitly
739 setting C<$AF_INET = 2>, you know you're in for big trouble:  An
740 immeasurably superior approach is to use the C<Socket> module, which more
741 reliably grants access to various constants and functions you'll need.
742
743 If you're not writing a server/client for an existing protocol like
744 NNTP or SMTP, you should give some thought to how your server will
745 know when the client has finished talking, and vice-versa.  Most
746 protocols are based on one-line messages and responses (so one party
747 knows the other has finished when a "\n" is received) or multi-line
748 messages and responses that end with a period on an empty line
749 ("\n.\n" terminates a message/response).
750
751 =head2 Internet Line Terminators
752
753 The Internet line terminator is "\015\012".  Under ASCII variants of
754 Unix, that could usually be written as "\r\n", but under other systems,
755 "\r\n" might at times be "\015\015\012", "\012\012\015", or something
756 completely different.  The standards specify writing "\015\012" to be
757 conformant (be strict in what you provide), but they also recommend
758 accepting a lone "\012" on input (but be lenient in what you require).
759 We haven't always been very good about that in the code in this manpage,
760 but unless you're on a Mac, you'll probably be ok.
761
762 =head2 Internet TCP Clients and Servers
763
764 Use Internet-domain sockets when you want to do client-server
765 communication that might extend to machines outside of your own system.
766
767 Here's a sample TCP client using Internet-domain sockets:
768
769     #!/usr/bin/perl -w
770     use strict;
771     use Socket;
772     my ($remote,$port, $iaddr, $paddr, $proto, $line);
773
774     $remote  = shift || 'localhost';
775     $port    = shift || 2345;  # random port
776     if ($port =~ /\D/) { $port = getservbyname($port, 'tcp') }
777     die "No port" unless $port;
778     $iaddr   = inet_aton($remote)               || die "no host: $remote";
779     $paddr   = sockaddr_in($port, $iaddr);
780
781     $proto   = getprotobyname('tcp');
782     socket(SOCK, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)  || die "socket: $!";
783     connect(SOCK, $paddr)    || die "connect: $!";
784     while (defined($line = <SOCK>)) {
785         print $line;
786     }
787
788     close (SOCK)            || die "close: $!";
789     exit;
790
791 And here's a corresponding server to go along with it.  We'll
792 leave the address as INADDR_ANY so that the kernel can choose
793 the appropriate interface on multihomed hosts.  If you want sit
794 on a particular interface (like the external side of a gateway
795 or firewall machine), you should fill this in with your real address
796 instead.
797
798     #!/usr/bin/perl -Tw
799     use strict;
800     BEGIN { $ENV{PATH} = '/usr/ucb:/bin' }
801     use Socket;
802     use Carp;
803     my $EOL = "\015\012";
804
805     sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime, "\n" }
806
807     my $port = shift || 2345;
808     my $proto = getprotobyname('tcp');
809
810     ($port) = $port =~ /^(\d+)$/                        or die "invalid port";
811
812     socket(Server, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)        || die "socket: $!";
813     setsockopt(Server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
814                                         pack("l", 1))   || die "setsockopt: $!";
815     bind(Server, sockaddr_in($port, INADDR_ANY))        || die "bind: $!";
816     listen(Server,SOMAXCONN)                            || die "listen: $!";
817
818     logmsg "server started on port $port";
819
820     my $paddr;
821
822     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
823
824     for ( ; $paddr = accept(Client,Server); close Client) {
825         my($port,$iaddr) = sockaddr_in($paddr);
826         my $name = gethostbyaddr($iaddr,AF_INET);
827
828         logmsg "connection from $name [",
829                 inet_ntoa($iaddr), "]
830                 at port $port";
831
832         print Client "Hello there, $name, it's now ",
833                         scalar localtime, $EOL;
834     }
835
836 And here's a multithreaded version.  It's multithreaded in that
837 like most typical servers, it spawns (forks) a slave server to
838 handle the client request so that the master server can quickly
839 go back to service a new client.
840
841     #!/usr/bin/perl -Tw
842     use strict;
843     BEGIN { $ENV{PATH} = '/usr/ucb:/bin' }
844     use Socket;
845     use Carp;
846     my $EOL = "\015\012";
847
848     sub spawn;  # forward declaration
849     sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime, "\n" }
850
851     my $port = shift || 2345;
852     my $proto = getprotobyname('tcp');
853
854     ($port) = $port =~ /^(\d+)$/                        or die "invalid port";
855
856     socket(Server, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)        || die "socket: $!";
857     setsockopt(Server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
858                                         pack("l", 1))   || die "setsockopt: $!";
859     bind(Server, sockaddr_in($port, INADDR_ANY))        || die "bind: $!";
860     listen(Server,SOMAXCONN)                            || die "listen: $!";
861
862     logmsg "server started on port $port";
863
864     my $waitedpid = 0;
865     my $paddr;
866
867     use POSIX ":sys_wait_h";
868     sub REAPER {
869         my $child;
870         while (($waitedpid = waitpid(-1,WNOHANG)) > 0) {
871             logmsg "reaped $waitedpid" . ($? ? " with exit $?" : '');
872         }
873         $SIG{CHLD} = \&REAPER;  # loathe sysV
874     }
875
876     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
877
878     for ( $waitedpid = 0;
879           ($paddr = accept(Client,Server)) || $waitedpid;
880           $waitedpid = 0, close Client)
881     {
882         next if $waitedpid and not $paddr;
883         my($port,$iaddr) = sockaddr_in($paddr);
884         my $name = gethostbyaddr($iaddr,AF_INET);
885
886         logmsg "connection from $name [",
887                 inet_ntoa($iaddr), "]
888                 at port $port";
889
890         spawn sub {
891             $|=1;
892             print "Hello there, $name, it's now ", scalar localtime, $EOL;
893             exec '/usr/games/fortune'           # XXX: `wrong' line terminators
894                 or confess "can't exec fortune: $!";
895         };
896
897     }
898
899     sub spawn {
900         my $coderef = shift;
901
902         unless (@_ == 0 && $coderef && ref($coderef) eq 'CODE') {
903             confess "usage: spawn CODEREF";
904         }
905
906         my $pid;
907         if (!defined($pid = fork)) {
908             logmsg "cannot fork: $!";
909             return;
910         } elsif ($pid) {
911             logmsg "begat $pid";
912             return; # I'm the parent
913         }
914         # else I'm the child -- go spawn
915
916         open(STDIN,  "<&Client")   || die "can't dup client to stdin";
917         open(STDOUT, ">&Client")   || die "can't dup client to stdout";
918         ## open(STDERR, ">&STDOUT") || die "can't dup stdout to stderr";
919         exit &$coderef();
920     }
921
922 This server takes the trouble to clone off a child version via fork() for
923 each incoming request.  That way it can handle many requests at once,
924 which you might not always want.  Even if you don't fork(), the listen()
925 will allow that many pending connections.  Forking servers have to be
926 particularly careful about cleaning up their dead children (called
927 "zombies" in Unix parlance), because otherwise you'll quickly fill up your
928 process table.
929
930 We suggest that you use the B<-T> flag to use taint checking (see L<perlsec>)
931 even if we aren't running setuid or setgid.  This is always a good idea
932 for servers and other programs run on behalf of someone else (like CGI
933 scripts), because it lessens the chances that people from the outside will
934 be able to compromise your system.
935
936 Let's look at another TCP client.  This one connects to the TCP "time"
937 service on a number of different machines and shows how far their clocks
938 differ from the system on which it's being run:
939
940     #!/usr/bin/perl  -w
941     use strict;
942     use Socket;
943
944     my $SECS_of_70_YEARS = 2208988800;
945     sub ctime { scalar localtime(shift) }
946
947     my $iaddr = gethostbyname('localhost');
948     my $proto = getprotobyname('tcp');
949     my $port = getservbyname('time', 'tcp');
950     my $paddr = sockaddr_in(0, $iaddr);
951     my($host);
952
953     $| = 1;
954     printf "%-24s %8s %s\n",  "localhost", 0, ctime(time());
955
956     foreach $host (@ARGV) {
957         printf "%-24s ", $host;
958         my $hisiaddr = inet_aton($host)     || die "unknown host";
959         my $hispaddr = sockaddr_in($port, $hisiaddr);
960         socket(SOCKET, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)   || die "socket: $!";
961         connect(SOCKET, $hispaddr)          || die "bind: $!";
962         my $rtime = '    ';
963         read(SOCKET, $rtime, 4);
964         close(SOCKET);
965         my $histime = unpack("N", $rtime) - $SECS_of_70_YEARS ;
966         printf "%8d %s\n", $histime - time, ctime($histime);
967     }
968
969 =head2 Unix-Domain TCP Clients and Servers
970
971 That's fine for Internet-domain clients and servers, but what about local
972 communications?  While you can use the same setup, sometimes you don't
973 want to.  Unix-domain sockets are local to the current host, and are often
974 used internally to implement pipes.  Unlike Internet domain sockets, Unix
975 domain sockets can show up in the file system with an ls(1) listing.
976
977     % ls -l /dev/log
978     srw-rw-rw-  1 root            0 Oct 31 07:23 /dev/log
979
980 You can test for these with Perl's B<-S> file test:
981
982     unless ( -S '/dev/log' ) {
983         die "something's wicked with the log system";
984     }
985
986 Here's a sample Unix-domain client:
987
988     #!/usr/bin/perl -w
989     use Socket;
990     use strict;
991     my ($rendezvous, $line);
992
993     $rendezvous = shift || '/tmp/catsock';
994     socket(SOCK, PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)       || die "socket: $!";
995     connect(SOCK, sockaddr_un($rendezvous))     || die "connect: $!";
996     while (defined($line = <SOCK>)) {
997         print $line;
998     }
999     exit;
1000
1001 And here's a corresponding server.  You don't have to worry about silly
1002 network terminators here because Unix domain sockets are guaranteed
1003 to be on the localhost, and thus everything works right.
1004
1005     #!/usr/bin/perl -Tw
1006     use strict;
1007     use Socket;
1008     use Carp;
1009
1010     BEGIN { $ENV{PATH} = '/usr/ucb:/bin' }
1011     sub spawn;  # forward declaration
1012     sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime, "\n" }
1013
1014     my $NAME = '/tmp/catsock';
1015     my $uaddr = sockaddr_un($NAME);
1016     my $proto = getprotobyname('tcp');
1017
1018     socket(Server,PF_UNIX,SOCK_STREAM,0)        || die "socket: $!";
1019     unlink($NAME);
1020     bind  (Server, $uaddr)                      || die "bind: $!";
1021     listen(Server,SOMAXCONN)                    || die "listen: $!";
1022
1023     logmsg "server started on $NAME";
1024
1025     my $waitedpid;
1026
1027     use POSIX ":sys_wait_h";
1028     sub REAPER {
1029         my $child;
1030         while (($waitedpid = waitpid(-1,WNOHANG)) > 0) {
1031             logmsg "reaped $waitedpid" . ($? ? " with exit $?" : '');
1032         }
1033         $SIG{CHLD} = \&REAPER;  # loathe sysV
1034     }
1035
1036     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
1037
1038
1039     for ( $waitedpid = 0;
1040           accept(Client,Server) || $waitedpid;
1041           $waitedpid = 0, close Client)
1042     {
1043         next if $waitedpid;
1044         logmsg "connection on $NAME";
1045         spawn sub {
1046             print "Hello there, it's now ", scalar localtime, "\n";
1047             exec '/usr/games/fortune' or die "can't exec fortune: $!";
1048         };
1049     }
1050
1051     sub spawn {
1052         my $coderef = shift;
1053
1054         unless (@_ == 0 && $coderef && ref($coderef) eq 'CODE') {
1055             confess "usage: spawn CODEREF";
1056         }
1057
1058         my $pid;
1059         if (!defined($pid = fork)) {
1060             logmsg "cannot fork: $!";
1061             return;
1062         } elsif ($pid) {
1063             logmsg "begat $pid";
1064             return; # I'm the parent
1065         }
1066         # else I'm the child -- go spawn
1067
1068         open(STDIN,  "<&Client")   || die "can't dup client to stdin";
1069         open(STDOUT, ">&Client")   || die "can't dup client to stdout";
1070         ## open(STDERR, ">&STDOUT") || die "can't dup stdout to stderr";
1071         exit &$coderef();
1072     }
1073
1074 As you see, it's remarkably similar to the Internet domain TCP server, so
1075 much so, in fact, that we've omitted several duplicate functions--spawn(),
1076 logmsg(), ctime(), and REAPER()--which are exactly the same as in the
1077 other server.
1078
1079 So why would you ever want to use a Unix domain socket instead of a
1080 simpler named pipe?  Because a named pipe doesn't give you sessions.  You
1081 can't tell one process's data from another's.  With socket programming,
1082 you get a separate session for each client: that's why accept() takes two
1083 arguments.
1084
1085 For example, let's say that you have a long running database server daemon
1086 that you want folks from the World Wide Web to be able to access, but only
1087 if they go through a CGI interface.  You'd have a small, simple CGI
1088 program that does whatever checks and logging you feel like, and then acts
1089 as a Unix-domain client and connects to your private server.
1090
1091 =head1 TCP Clients with IO::Socket
1092
1093 For those preferring a higher-level interface to socket programming, the
1094 IO::Socket module provides an object-oriented approach.  IO::Socket is
1095 included as part of the standard Perl distribution as of the 5.004
1096 release.  If you're running an earlier version of Perl, just fetch
1097 IO::Socket from CPAN, where you'll also find modules providing easy
1098 interfaces to the following systems: DNS, FTP, Ident (RFC 931), NIS and
1099 NISPlus, NNTP, Ping, POP3, SMTP, SNMP, SSLeay, Telnet, and Time--just
1100 to name a few.
1101
1102 =head2 A Simple Client
1103
1104 Here's a client that creates a TCP connection to the "daytime"
1105 service at port 13 of the host name "localhost" and prints out everything
1106 that the server there cares to provide.
1107
1108     #!/usr/bin/perl -w
1109     use IO::Socket;
1110     $remote = IO::Socket::INET->new(
1111                         Proto    => "tcp",
1112                         PeerAddr => "localhost",
1113                         PeerPort => "daytime(13)",
1114                     )
1115                   or die "cannot connect to daytime port at localhost";
1116     while ( <$remote> ) { print }
1117
1118 When you run this program, you should get something back that
1119 looks like this:
1120
1121     Wed May 14 08:40:46 MDT 1997
1122
1123 Here are what those parameters to the C<new> constructor mean:
1124
1125 =over 4
1126
1127 =item C<Proto>
1128
1129 This is which protocol to use.  In this case, the socket handle returned
1130 will be connected to a TCP socket, because we want a stream-oriented
1131 connection, that is, one that acts pretty much like a plain old file.
1132 Not all sockets are this of this type.  For example, the UDP protocol
1133 can be used to make a datagram socket, used for message-passing.
1134
1135 =item C<PeerAddr>
1136
1137 This is the name or Internet address of the remote host the server is
1138 running on.  We could have specified a longer name like C<"www.perl.com">,
1139 or an address like C<"204.148.40.9">.  For demonstration purposes, we've
1140 used the special hostname C<"localhost">, which should always mean the
1141 current machine you're running on.  The corresponding Internet address
1142 for localhost is C<"127.1">, if you'd rather use that.
1143
1144 =item C<PeerPort>
1145
1146 This is the service name or port number we'd like to connect to.
1147 We could have gotten away with using just C<"daytime"> on systems with a
1148 well-configured system services file,[FOOTNOTE: The system services file
1149 is in I</etc/services> under Unix] but just in case, we've specified the
1150 port number (13) in parentheses.  Using just the number would also have
1151 worked, but constant numbers make careful programmers nervous.
1152
1153 =back
1154
1155 Notice how the return value from the C<new> constructor is used as
1156 a filehandle in the C<while> loop?  That's what's called an indirect
1157 filehandle, a scalar variable containing a filehandle.  You can use
1158 it the same way you would a normal filehandle.  For example, you
1159 can read one line from it this way:
1160
1161     $line = <$handle>;
1162
1163 all remaining lines from is this way:
1164
1165     @lines = <$handle>;
1166
1167 and send a line of data to it this way:
1168
1169     print $handle "some data\n";
1170
1171 =head2 A Webget Client
1172
1173 Here's a simple client that takes a remote host to fetch a document
1174 from, and then a list of documents to get from that host.  This is a
1175 more interesting client than the previous one because it first sends
1176 something to the server before fetching the server's response.
1177
1178     #!/usr/bin/perl -w
1179     use IO::Socket;
1180     unless (@ARGV > 1) { die "usage: $0 host document ..." }
1181     $host = shift(@ARGV);
1182     $EOL = "\015\012";
1183     $BLANK = $EOL x 2;
1184     foreach $document ( @ARGV ) {
1185         $remote = IO::Socket::INET->new( Proto     => "tcp",
1186                                          PeerAddr  => $host,
1187                                          PeerPort  => "http(80)",
1188                                         );
1189         unless ($remote) { die "cannot connect to http daemon on $host" }
1190         $remote->autoflush(1);
1191         print $remote "GET $document HTTP/1.0" . $BLANK;
1192         while ( <$remote> ) { print }
1193         close $remote;
1194     }
1195
1196 The web server handing the "http" service, which is assumed to be at
1197 its standard port, number 80.  If the web server you're trying to
1198 connect to is at a different port (like 1080 or 8080), you should specify
1199 as the named-parameter pair, C<< PeerPort => 8080 >>.  The C<autoflush>
1200 method is used on the socket because otherwise the system would buffer
1201 up the output we sent it.  (If you're on a Mac, you'll also need to
1202 change every C<"\n"> in your code that sends data over the network to
1203 be a C<"\015\012"> instead.)
1204
1205 Connecting to the server is only the first part of the process: once you
1206 have the connection, you have to use the server's language.  Each server
1207 on the network has its own little command language that it expects as
1208 input.  The string that we send to the server starting with "GET" is in
1209 HTTP syntax.  In this case, we simply request each specified document.
1210 Yes, we really are making a new connection for each document, even though
1211 it's the same host.  That's the way you always used to have to speak HTTP.
1212 Recent versions of web browsers may request that the remote server leave
1213 the connection open a little while, but the server doesn't have to honor
1214 such a request.
1215
1216 Here's an example of running that program, which we'll call I<webget>:
1217
1218     % webget www.perl.com /guanaco.html
1219     HTTP/1.1 404 File Not Found
1220     Date: Thu, 08 May 1997 18:02:32 GMT
1221     Server: Apache/1.2b6
1222     Connection: close
1223     Content-type: text/html
1224
1225     <HEAD><TITLE>404 File Not Found</TITLE></HEAD>
1226     <BODY><H1>File Not Found</H1>
1227     The requested URL /guanaco.html was not found on this server.<P>
1228     </BODY>
1229
1230 Ok, so that's not very interesting, because it didn't find that
1231 particular document.  But a long response wouldn't have fit on this page.
1232
1233 For a more fully-featured version of this program, you should look to
1234 the I<lwp-request> program included with the LWP modules from CPAN.
1235
1236 =head2 Interactive Client with IO::Socket
1237
1238 Well, that's all fine if you want to send one command and get one answer,
1239 but what about setting up something fully interactive, somewhat like
1240 the way I<telnet> works?  That way you can type a line, get the answer,
1241 type a line, get the answer, etc.
1242
1243 This client is more complicated than the two we've done so far, but if
1244 you're on a system that supports the powerful C<fork> call, the solution
1245 isn't that rough.  Once you've made the connection to whatever service
1246 you'd like to chat with, call C<fork> to clone your process.  Each of
1247 these two identical process has a very simple job to do: the parent
1248 copies everything from the socket to standard output, while the child
1249 simultaneously copies everything from standard input to the socket.
1250 To accomplish the same thing using just one process would be I<much>
1251 harder, because it's easier to code two processes to do one thing than it
1252 is to code one process to do two things.  (This keep-it-simple principle
1253 a cornerstones of the Unix philosophy, and good software engineering as
1254 well, which is probably why it's spread to other systems.)
1255
1256 Here's the code:
1257
1258     #!/usr/bin/perl -w
1259     use strict;
1260     use IO::Socket;
1261     my ($host, $port, $kidpid, $handle, $line);
1262
1263     unless (@ARGV == 2) { die "usage: $0 host port" }
1264     ($host, $port) = @ARGV;
1265
1266     # create a tcp connection to the specified host and port
1267     $handle = IO::Socket::INET->new(Proto     => "tcp",
1268                                     PeerAddr  => $host,
1269                                     PeerPort  => $port)
1270            or die "can't connect to port $port on $host: $!";
1271
1272     $handle->autoflush(1);              # so output gets there right away
1273     print STDERR "[Connected to $host:$port]\n";
1274
1275     # split the program into two processes, identical twins
1276     die "can't fork: $!" unless defined($kidpid = fork());
1277
1278     # the if{} block runs only in the parent process
1279     if ($kidpid) {
1280         # copy the socket to standard output
1281         while (defined ($line = <$handle>)) {
1282             print STDOUT $line;
1283         }
1284         kill("TERM", $kidpid);                  # send SIGTERM to child
1285     }
1286     # the else{} block runs only in the child process
1287     else {
1288         # copy standard input to the socket
1289         while (defined ($line = <STDIN>)) {
1290             print $handle $line;
1291         }
1292     }
1293
1294 The C<kill> function in the parent's C<if> block is there to send a
1295 signal to our child process (current running in the C<else> block)
1296 as soon as the remote server has closed its end of the connection.
1297
1298 If the remote server sends data a byte at time, and you need that
1299 data immediately without waiting for a newline (which might not happen),
1300 you may wish to replace the C<while> loop in the parent with the
1301 following:
1302
1303     my $byte;
1304     while (sysread($handle, $byte, 1) == 1) {
1305         print STDOUT $byte;
1306     }
1307
1308 Making a system call for each byte you want to read is not very efficient
1309 (to put it mildly) but is the simplest to explain and works reasonably
1310 well.
1311
1312 =head1 TCP Servers with IO::Socket
1313
1314 As always, setting up a server is little bit more involved than running a client.
1315 The model is that the server creates a special kind of socket that
1316 does nothing but listen on a particular port for incoming connections.
1317 It does this by calling the C<< IO::Socket::INET->new() >> method with
1318 slightly different arguments than the client did.
1319
1320 =over 4
1321
1322 =item Proto
1323
1324 This is which protocol to use.  Like our clients, we'll
1325 still specify C<"tcp"> here.
1326
1327 =item LocalPort
1328
1329 We specify a local
1330 port in the C<LocalPort> argument, which we didn't do for the client.
1331 This is service name or port number for which you want to be the
1332 server. (Under Unix, ports under 1024 are restricted to the
1333 superuser.)  In our sample, we'll use port 9000, but you can use
1334 any port that's not currently in use on your system.  If you try
1335 to use one already in used, you'll get an "Address already in use"
1336 message.  Under Unix, the C<netstat -a> command will show
1337 which services current have servers.
1338
1339 =item Listen
1340
1341 The C<Listen> parameter is set to the maximum number of
1342 pending connections we can accept until we turn away incoming clients.
1343 Think of it as a call-waiting queue for your telephone.
1344 The low-level Socket module has a special symbol for the system maximum, which
1345 is SOMAXCONN.
1346
1347 =item Reuse
1348
1349 The C<Reuse> parameter is needed so that we restart our server
1350 manually without waiting a few minutes to allow system buffers to
1351 clear out.
1352
1353 =back
1354
1355 Once the generic server socket has been created using the parameters
1356 listed above, the server then waits for a new client to connect
1357 to it.  The server blocks in the C<accept> method, which eventually accepts a
1358 bidirectional connection from the remote client.  (Make sure to autoflush
1359 this handle to circumvent buffering.)
1360
1361 To add to user-friendliness, our server prompts the user for commands.
1362 Most servers don't do this.  Because of the prompt without a newline,
1363 you'll have to use the C<sysread> variant of the interactive client above.
1364
1365 This server accepts one of five different commands, sending output
1366 back to the client.  Note that unlike most network servers, this one
1367 only handles one incoming client at a time.  Multithreaded servers are
1368 covered in Chapter 6 of the Camel.
1369
1370 Here's the code.  We'll
1371
1372  #!/usr/bin/perl -w
1373  use IO::Socket;
1374  use Net::hostent;              # for OO version of gethostbyaddr
1375
1376  $PORT = 9000;                  # pick something not in use
1377
1378  $server = IO::Socket::INET->new( Proto     => 'tcp',
1379                                   LocalPort => $PORT,
1380                                   Listen    => SOMAXCONN,
1381                                   Reuse     => 1);
1382
1383  die "can't setup server" unless $server;
1384  print "[Server $0 accepting clients]\n";
1385
1386  while ($client = $server->accept()) {
1387    $client->autoflush(1);
1388    print $client "Welcome to $0; type help for command list.\n";
1389    $hostinfo = gethostbyaddr($client->peeraddr);
1390    printf "[Connect from %s]\n", $hostinfo->name || $client->peerhost;
1391    print $client "Command? ";
1392    while ( <$client>) {
1393      next unless /\S/;       # blank line
1394      if    (/quit|exit/i)    { last;                                     }
1395      elsif (/date|time/i)    { printf $client "%s\n", scalar localtime;  }
1396      elsif (/who/i )         { print  $client `who 2>&1`;                }
1397      elsif (/cookie/i )      { print  $client `/usr/games/fortune 2>&1`; }
1398      elsif (/motd/i )        { print  $client `cat /etc/motd 2>&1`;      }
1399      else {
1400        print $client "Commands: quit date who cookie motd\n";
1401      }
1402    } continue {
1403       print $client "Command? ";
1404    }
1405    close $client;
1406  }
1407
1408 =head1 UDP: Message Passing
1409
1410 Another kind of client-server setup is one that uses not connections, but
1411 messages.  UDP communications involve much lower overhead but also provide
1412 less reliability, as there are no promises that messages will arrive at
1413 all, let alone in order and unmangled.  Still, UDP offers some advantages
1414 over TCP, including being able to "broadcast" or "multicast" to a whole
1415 bunch of destination hosts at once (usually on your local subnet).  If you
1416 find yourself overly concerned about reliability and start building checks
1417 into your message system, then you probably should use just TCP to start
1418 with.
1419
1420 Note that UDP datagrams are I<not> a bytestream and should not be treated
1421 as such. This makes using I/O mechanisms with internal buffering
1422 like stdio (i.e. print() and friends) especially cumbersome. Use syswrite(),
1423 or better send(), like in the example below.
1424
1425 Here's a UDP program similar to the sample Internet TCP client given
1426 earlier.  However, instead of checking one host at a time, the UDP version
1427 will check many of them asynchronously by simulating a multicast and then
1428 using select() to do a timed-out wait for I/O.  To do something similar
1429 with TCP, you'd have to use a different socket handle for each host.
1430
1431     #!/usr/bin/perl -w
1432     use strict;
1433     use Socket;
1434     use Sys::Hostname;
1435
1436     my ( $count, $hisiaddr, $hispaddr, $histime,
1437          $host, $iaddr, $paddr, $port, $proto,
1438          $rin, $rout, $rtime, $SECS_of_70_YEARS);
1439
1440     $SECS_of_70_YEARS      = 2208988800;
1441
1442     $iaddr = gethostbyname(hostname());
1443     $proto = getprotobyname('udp');
1444     $port = getservbyname('time', 'udp');
1445     $paddr = sockaddr_in(0, $iaddr); # 0 means let kernel pick
1446
1447     socket(SOCKET, PF_INET, SOCK_DGRAM, $proto)   || die "socket: $!";
1448     bind(SOCKET, $paddr)                          || die "bind: $!";
1449
1450     $| = 1;
1451     printf "%-12s %8s %s\n",  "localhost", 0, scalar localtime time;
1452     $count = 0;
1453     for $host (@ARGV) {
1454         $count++;
1455         $hisiaddr = inet_aton($host)    || die "unknown host";
1456         $hispaddr = sockaddr_in($port, $hisiaddr);
1457         defined(send(SOCKET, 0, 0, $hispaddr))    || die "send $host: $!";
1458     }
1459
1460     $rin = '';
1461     vec($rin, fileno(SOCKET), 1) = 1;
1462
1463     # timeout after 10.0 seconds
1464     while ($count && select($rout = $rin, undef, undef, 10.0)) {
1465         $rtime = '';
1466         ($hispaddr = recv(SOCKET, $rtime, 4, 0))        || die "recv: $!";
1467         ($port, $hisiaddr) = sockaddr_in($hispaddr);
1468         $host = gethostbyaddr($hisiaddr, AF_INET);
1469         $histime = unpack("N", $rtime) - $SECS_of_70_YEARS ;
1470         printf "%-12s ", $host;
1471         printf "%8d %s\n", $histime - time, scalar localtime($histime);
1472         $count--;
1473     }
1474
1475 Note that this example does not include any retries and may consequently
1476 fail to contact a reachable host. The most prominent reason for this
1477 is congestion of the queues on the sending host if the number of
1478 list of hosts to contact is sufficiently large.
1479
1480 =head1 SysV IPC
1481
1482 While System V IPC isn't so widely used as sockets, it still has some
1483 interesting uses.  You can't, however, effectively use SysV IPC or
1484 Berkeley mmap() to have shared memory so as to share a variable amongst
1485 several processes.  That's because Perl would reallocate your string when
1486 you weren't wanting it to.
1487
1488 Here's a small example showing shared memory usage.
1489
1490     use IPC::SysV qw(IPC_PRIVATE IPC_RMID S_IRWXU);
1491
1492     $size = 2000;
1493     $id = shmget(IPC_PRIVATE, $size, S_IRWXU) || die "$!";
1494     print "shm key $id\n";
1495
1496     $message = "Message #1";
1497     shmwrite($id, $message, 0, 60) || die "$!";
1498     print "wrote: '$message'\n";
1499     shmread($id, $buff, 0, 60) || die "$!";
1500     print "read : '$buff'\n";
1501
1502     # the buffer of shmread is zero-character end-padded.
1503     substr($buff, index($buff, "\0")) = '';
1504     print "un" unless $buff eq $message;
1505     print "swell\n";
1506
1507     print "deleting shm $id\n";
1508     shmctl($id, IPC_RMID, 0) || die "$!";
1509
1510 Here's an example of a semaphore:
1511
1512     use IPC::SysV qw(IPC_CREAT);
1513
1514     $IPC_KEY = 1234;
1515     $id = semget($IPC_KEY, 10, 0666 | IPC_CREAT ) || die "$!";
1516     print "shm key $id\n";
1517
1518 Put this code in a separate file to be run in more than one process.
1519 Call the file F<take>:
1520
1521     # create a semaphore
1522
1523     $IPC_KEY = 1234;
1524     $id = semget($IPC_KEY,  0 , 0 );
1525     die if !defined($id);
1526
1527     $semnum = 0;
1528     $semflag = 0;
1529
1530     # 'take' semaphore
1531     # wait for semaphore to be zero
1532     $semop = 0;
1533     $opstring1 = pack("s!s!s!", $semnum, $semop, $semflag);
1534
1535     # Increment the semaphore count
1536     $semop = 1;
1537     $opstring2 = pack("s!s!s!", $semnum, $semop,  $semflag);
1538     $opstring = $opstring1 . $opstring2;
1539
1540     semop($id,$opstring) || die "$!";
1541
1542 Put this code in a separate file to be run in more than one process.
1543 Call this file F<give>:
1544
1545     # 'give' the semaphore
1546     # run this in the original process and you will see
1547     # that the second process continues
1548
1549     $IPC_KEY = 1234;
1550     $id = semget($IPC_KEY, 0, 0);
1551     die if !defined($id);
1552
1553     $semnum = 0;
1554     $semflag = 0;
1555
1556     # Decrement the semaphore count
1557     $semop = -1;
1558     $opstring = pack("s!s!s!", $semnum, $semop, $semflag);
1559
1560     semop($id,$opstring) || die "$!";
1561
1562 The SysV IPC code above was written long ago, and it's definitely
1563 clunky looking.  For a more modern look, see the IPC::SysV module
1564 which is included with Perl starting from Perl 5.005.
1565
1566 A small example demonstrating SysV message queues:
1567
1568     use IPC::SysV qw(IPC_PRIVATE IPC_RMID IPC_CREAT S_IRWXU);
1569
1570     my $id = msgget(IPC_PRIVATE, IPC_CREAT | S_IRWXU);
1571
1572     my $sent = "message";
1573     my $type = 1234;
1574     my $rcvd;
1575     my $type_rcvd;
1576
1577     if (defined $id) {
1578         if (msgsnd($id, pack("l! a*", $type_sent, $sent), 0)) {
1579             if (msgrcv($id, $rcvd, 60, 0, 0)) {
1580                 ($type_rcvd, $rcvd) = unpack("l! a*", $rcvd);
1581                 if ($rcvd eq $sent) {
1582                     print "okay\n";
1583                 } else {
1584                     print "not okay\n";
1585                 }
1586             } else {
1587                 die "# msgrcv failed\n";
1588             }
1589         } else {
1590             die "# msgsnd failed\n";
1591         }
1592         msgctl($id, IPC_RMID, 0) || die "# msgctl failed: $!\n";
1593     } else {
1594         die "# msgget failed\n";
1595     }
1596
1597 =head1 NOTES
1598
1599 Most of these routines quietly but politely return C<undef> when they
1600 fail instead of causing your program to die right then and there due to
1601 an uncaught exception.  (Actually, some of the new I<Socket> conversion
1602 functions  croak() on bad arguments.)  It is therefore essential to
1603 check return values from these functions.  Always begin your socket
1604 programs this way for optimal success, and don't forget to add B<-T>
1605 taint checking flag to the #! line for servers:
1606
1607     #!/usr/bin/perl -Tw
1608     use strict;
1609     use sigtrap;
1610     use Socket;
1611
1612 =head1 BUGS
1613
1614 All these routines create system-specific portability problems.  As noted
1615 elsewhere, Perl is at the mercy of your C libraries for much of its system
1616 behaviour.  It's probably safest to assume broken SysV semantics for
1617 signals and to stick with simple TCP and UDP socket operations; e.g., don't
1618 try to pass open file descriptors over a local UDP datagram socket if you
1619 want your code to stand a chance of being portable.
1620
1621 As mentioned in the signals section, because few vendors provide C
1622 libraries that are safely re-entrant, the prudent programmer will do
1623 little else within a handler beyond setting a numeric variable that
1624 already exists; or, if locked into a slow (restarting) system call,
1625 using die() to raise an exception and longjmp(3) out.  In fact, even
1626 these may in some cases cause a core dump.  It's probably best to avoid
1627 signals except where they are absolutely inevitable.  This
1628 will be addressed in a future release of Perl.
1629
1630 =head1 AUTHOR
1631
1632 Tom Christiansen, with occasional vestiges of Larry Wall's original
1633 version and suggestions from the Perl Porters.
1634
1635 =head1 SEE ALSO
1636
1637 There's a lot more to networking than this, but this should get you
1638 started.
1639
1640 For intrepid programmers, the indispensable textbook is I<Unix Network
1641 Programming> by W. Richard Stevens (published by Addison-Wesley).  Note
1642 that most books on networking address networking from the perspective of
1643 a C programmer; translation to Perl is left as an exercise for the reader.
1644
1645 The IO::Socket(3) manpage describes the object library, and the Socket(3)
1646 manpage describes the low-level interface to sockets.  Besides the obvious
1647 functions in L<perlfunc>, you should also check out the F<modules> file
1648 at your nearest CPAN site.  (See L<perlmodlib> or best yet, the F<Perl
1649 FAQ> for a description of what CPAN is and where to get it.)
1650
1651 Section 5 of the F<modules> file is devoted to "Networking, Device Control
1652 (modems), and Interprocess Communication", and contains numerous unbundled
1653 modules numerous networking modules, Chat and Expect operations, CGI
1654 programming, DCE, FTP, IPC, NNTP, Proxy, Ptty, RPC, SNMP, SMTP, Telnet,
1655 Threads, and ToolTalk--just to name a few.