syswrite() is old news.
[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 Note that these operations are full Unix forks, which means they may not be
574 correctly implemented on alien systems.  Additionally, these are not true
575 multithreading.  If you'd like to learn more about threading, see the
576 F<modules> file mentioned below in the SEE ALSO section.
577
578 =head2 Bidirectional Communication with Another Process
579
580 While this works reasonably well for unidirectional communication, what
581 about bidirectional communication?  The obvious thing you'd like to do
582 doesn't actually work:
583
584     open(PROG_FOR_READING_AND_WRITING, "| some program |")
585
586 and if you forget to use the C<use warnings> pragma or the B<-w> flag,
587 then you'll miss out entirely on the diagnostic message:
588
589     Can't do bidirectional pipe at -e line 1.
590
591 If you really want to, you can use the standard open2() library function
592 to catch both ends.  There's also an open3() for tridirectional I/O so you
593 can also catch your child's STDERR, but doing so would then require an
594 awkward select() loop and wouldn't allow you to use normal Perl input
595 operations.
596
597 If you look at its source, you'll see that open2() uses low-level
598 primitives like Unix pipe() and exec() calls to create all the connections.
599 While it might have been slightly more efficient by using socketpair(), it
600 would have then been even less portable than it already is.  The open2()
601 and open3() functions are  unlikely to work anywhere except on a Unix
602 system or some other one purporting to be POSIX compliant.
603
604 Here's an example of using open2():
605
606     use FileHandle;
607     use IPC::Open2;
608     $pid = open2(*Reader, *Writer, "cat -u -n" );
609     print Writer "stuff\n";
610     $got = <Reader>;
611
612 The problem with this is that Unix buffering is really going to
613 ruin your day.  Even though your C<Writer> filehandle is auto-flushed,
614 and the process on the other end will get your data in a timely manner,
615 you can't usually do anything to force it to give it back to you
616 in a similarly quick fashion.  In this case, we could, because we
617 gave I<cat> a B<-u> flag to make it unbuffered.  But very few Unix
618 commands are designed to operate over pipes, so this seldom works
619 unless you yourself wrote the program on the other end of the
620 double-ended pipe.
621
622 A solution to this is the nonstandard F<Comm.pl> library.  It uses
623 pseudo-ttys to make your program behave more reasonably:
624
625     require 'Comm.pl';
626     $ph = open_proc('cat -n');
627     for (1..10) {
628         print $ph "a line\n";
629         print "got back ", scalar <$ph>;
630     }
631
632 This way you don't have to have control over the source code of the
633 program you're using.  The F<Comm> library also has expect()
634 and interact() functions.  Find the library (and we hope its
635 successor F<IPC::Chat>) at your nearest CPAN archive as detailed
636 in the SEE ALSO section below.
637
638 The newer Expect.pm module from CPAN also addresses this kind of thing.
639 This module requires two other modules from CPAN: IO::Pty and IO::Stty.
640 It sets up a pseudo-terminal to interact with programs that insist on
641 using talking to the terminal device driver.  If your system is
642 amongst those supported, this may be your best bet.
643
644 =head2 Bidirectional Communication with Yourself
645
646 If you want, you may make low-level pipe() and fork()
647 to stitch this together by hand.  This example only
648 talks to itself, but you could reopen the appropriate
649 handles to STDIN and STDOUT and call other processes.
650
651     #!/usr/bin/perl -w
652     # pipe1 - bidirectional communication using two pipe pairs
653     #         designed for the socketpair-challenged
654     use IO::Handle;     # thousands of lines just for autoflush :-(
655     pipe(PARENT_RDR, CHILD_WTR);                # XXX: failure?
656     pipe(CHILD_RDR,  PARENT_WTR);               # XXX: failure?
657     CHILD_WTR->autoflush(1);
658     PARENT_WTR->autoflush(1);
659
660     if ($pid = fork) {
661         close PARENT_RDR; close PARENT_WTR;
662         print CHILD_WTR "Parent Pid $$ is sending this\n";
663         chomp($line = <CHILD_RDR>);
664         print "Parent Pid $$ just read this: `$line'\n";
665         close CHILD_RDR; close CHILD_WTR;
666         waitpid($pid,0);
667     } else {
668         die "cannot fork: $!" unless defined $pid;
669         close CHILD_RDR; close CHILD_WTR;
670         chomp($line = <PARENT_RDR>);
671         print "Child Pid $$ just read this: `$line'\n";
672         print PARENT_WTR "Child Pid $$ is sending this\n";
673         close PARENT_RDR; close PARENT_WTR;
674         exit;
675     }
676
677 But you don't actually have to make two pipe calls.  If you
678 have the socketpair() system call, it will do this all for you.
679
680     #!/usr/bin/perl -w
681     # pipe2 - bidirectional communication using socketpair
682     #   "the best ones always go both ways"
683
684     use Socket;
685     use IO::Handle;     # thousands of lines just for autoflush :-(
686     # We say AF_UNIX because although *_LOCAL is the
687     # POSIX 1003.1g form of the constant, many machines
688     # still don't have it.
689     socketpair(CHILD, PARENT, AF_UNIX, SOCK_STREAM, PF_UNSPEC)
690                                 or  die "socketpair: $!";
691
692     CHILD->autoflush(1);
693     PARENT->autoflush(1);
694
695     if ($pid = fork) {
696         close PARENT;
697         print CHILD "Parent Pid $$ is sending this\n";
698         chomp($line = <CHILD>);
699         print "Parent Pid $$ just read this: `$line'\n";
700         close CHILD;
701         waitpid($pid,0);
702     } else {
703         die "cannot fork: $!" unless defined $pid;
704         close CHILD;
705         chomp($line = <PARENT>);
706         print "Child Pid $$ just read this: `$line'\n";
707         print PARENT "Child Pid $$ is sending this\n";
708         close PARENT;
709         exit;
710     }
711
712 =head1 Sockets: Client/Server Communication
713
714 While not limited to Unix-derived operating systems (e.g., WinSock on PCs
715 provides socket support, as do some VMS libraries), you may not have
716 sockets on your system, in which case this section probably isn't going to do
717 you much good.  With sockets, you can do both virtual circuits (i.e., TCP
718 streams) and datagrams (i.e., UDP packets).  You may be able to do even more
719 depending on your system.
720
721 The Perl function calls for dealing with sockets have the same names as
722 the corresponding system calls in C, but their arguments tend to differ
723 for two reasons: first, Perl filehandles work differently than C file
724 descriptors.  Second, Perl already knows the length of its strings, so you
725 don't need to pass that information.
726
727 One of the major problems with old socket code in Perl was that it used
728 hard-coded values for some of the constants, which severely hurt
729 portability.  If you ever see code that does anything like explicitly
730 setting C<$AF_INET = 2>, you know you're in for big trouble:  An
731 immeasurably superior approach is to use the C<Socket> module, which more
732 reliably grants access to various constants and functions you'll need.
733
734 If you're not writing a server/client for an existing protocol like
735 NNTP or SMTP, you should give some thought to how your server will
736 know when the client has finished talking, and vice-versa.  Most
737 protocols are based on one-line messages and responses (so one party
738 knows the other has finished when a "\n" is received) or multi-line
739 messages and responses that end with a period on an empty line
740 ("\n.\n" terminates a message/response).
741
742 =head2 Internet Line Terminators
743
744 The Internet line terminator is "\015\012".  Under ASCII variants of
745 Unix, that could usually be written as "\r\n", but under other systems,
746 "\r\n" might at times be "\015\015\012", "\012\012\015", or something
747 completely different.  The standards specify writing "\015\012" to be
748 conformant (be strict in what you provide), but they also recommend
749 accepting a lone "\012" on input (but be lenient in what you require).
750 We haven't always been very good about that in the code in this manpage,
751 but unless you're on a Mac, you'll probably be ok.
752
753 =head2 Internet TCP Clients and Servers
754
755 Use Internet-domain sockets when you want to do client-server
756 communication that might extend to machines outside of your own system.
757
758 Here's a sample TCP client using Internet-domain sockets:
759
760     #!/usr/bin/perl -w
761     use strict;
762     use Socket;
763     my ($remote,$port, $iaddr, $paddr, $proto, $line);
764
765     $remote  = shift || 'localhost';
766     $port    = shift || 2345;  # random port
767     if ($port =~ /\D/) { $port = getservbyname($port, 'tcp') }
768     die "No port" unless $port;
769     $iaddr   = inet_aton($remote)               || die "no host: $remote";
770     $paddr   = sockaddr_in($port, $iaddr);
771
772     $proto   = getprotobyname('tcp');
773     socket(SOCK, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)  || die "socket: $!";
774     connect(SOCK, $paddr)    || die "connect: $!";
775     while (defined($line = <SOCK>)) {
776         print $line;
777     }
778
779     close (SOCK)            || die "close: $!";
780     exit;
781
782 And here's a corresponding server to go along with it.  We'll
783 leave the address as INADDR_ANY so that the kernel can choose
784 the appropriate interface on multihomed hosts.  If you want sit
785 on a particular interface (like the external side of a gateway
786 or firewall machine), you should fill this in with your real address
787 instead.
788
789     #!/usr/bin/perl -Tw
790     use strict;
791     BEGIN { $ENV{PATH} = '/usr/ucb:/bin' }
792     use Socket;
793     use Carp;
794     my $EOL = "\015\012";
795
796     sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime, "\n" }
797
798     my $port = shift || 2345;
799     my $proto = getprotobyname('tcp');
800
801     ($port) = $port =~ /^(\d+)$/                        or die "invalid port";
802
803     socket(Server, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)        || die "socket: $!";
804     setsockopt(Server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
805                                         pack("l", 1))   || die "setsockopt: $!";
806     bind(Server, sockaddr_in($port, INADDR_ANY))        || die "bind: $!";
807     listen(Server,SOMAXCONN)                            || die "listen: $!";
808
809     logmsg "server started on port $port";
810
811     my $paddr;
812
813     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
814
815     for ( ; $paddr = accept(Client,Server); close Client) {
816         my($port,$iaddr) = sockaddr_in($paddr);
817         my $name = gethostbyaddr($iaddr,AF_INET);
818
819         logmsg "connection from $name [",
820                 inet_ntoa($iaddr), "]
821                 at port $port";
822
823         print Client "Hello there, $name, it's now ",
824                         scalar localtime, $EOL;
825     }
826
827 And here's a multithreaded version.  It's multithreaded in that
828 like most typical servers, it spawns (forks) a slave server to
829 handle the client request so that the master server can quickly
830 go back to service a new client.
831
832     #!/usr/bin/perl -Tw
833     use strict;
834     BEGIN { $ENV{PATH} = '/usr/ucb:/bin' }
835     use Socket;
836     use Carp;
837     my $EOL = "\015\012";
838
839     sub spawn;  # forward declaration
840     sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime, "\n" }
841
842     my $port = shift || 2345;
843     my $proto = getprotobyname('tcp');
844
845     ($port) = $port =~ /^(\d+)$/                        or die "invalid port";
846
847     socket(Server, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)        || die "socket: $!";
848     setsockopt(Server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
849                                         pack("l", 1))   || die "setsockopt: $!";
850     bind(Server, sockaddr_in($port, INADDR_ANY))        || die "bind: $!";
851     listen(Server,SOMAXCONN)                            || die "listen: $!";
852
853     logmsg "server started on port $port";
854
855     my $waitedpid = 0;
856     my $paddr;
857
858     use POSIX ":sys_wait_h";
859     sub REAPER {
860         my $child;
861         while (($waitedpid = waitpid(-1,WNOHANG)) > 0) {
862             logmsg "reaped $waitedpid" . ($? ? " with exit $?" : '');
863         }
864         $SIG{CHLD} = \&REAPER;  # loathe sysV
865     }
866
867     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
868
869     for ( $waitedpid = 0;
870           ($paddr = accept(Client,Server)) || $waitedpid;
871           $waitedpid = 0, close Client)
872     {
873         next if $waitedpid and not $paddr;
874         my($port,$iaddr) = sockaddr_in($paddr);
875         my $name = gethostbyaddr($iaddr,AF_INET);
876
877         logmsg "connection from $name [",
878                 inet_ntoa($iaddr), "]
879                 at port $port";
880
881         spawn sub {
882             $|=1;
883             print "Hello there, $name, it's now ", scalar localtime, $EOL;
884             exec '/usr/games/fortune'           # XXX: `wrong' line terminators
885                 or confess "can't exec fortune: $!";
886         };
887
888     }
889
890     sub spawn {
891         my $coderef = shift;
892
893         unless (@_ == 0 && $coderef && ref($coderef) eq 'CODE') {
894             confess "usage: spawn CODEREF";
895         }
896
897         my $pid;
898         if (!defined($pid = fork)) {
899             logmsg "cannot fork: $!";
900             return;
901         } elsif ($pid) {
902             logmsg "begat $pid";
903             return; # I'm the parent
904         }
905         # else I'm the child -- go spawn
906
907         open(STDIN,  "<&Client")   || die "can't dup client to stdin";
908         open(STDOUT, ">&Client")   || die "can't dup client to stdout";
909         ## open(STDERR, ">&STDOUT") || die "can't dup stdout to stderr";
910         exit &$coderef();
911     }
912
913 This server takes the trouble to clone off a child version via fork() for
914 each incoming request.  That way it can handle many requests at once,
915 which you might not always want.  Even if you don't fork(), the listen()
916 will allow that many pending connections.  Forking servers have to be
917 particularly careful about cleaning up their dead children (called
918 "zombies" in Unix parlance), because otherwise you'll quickly fill up your
919 process table.
920
921 We suggest that you use the B<-T> flag to use taint checking (see L<perlsec>)
922 even if we aren't running setuid or setgid.  This is always a good idea
923 for servers and other programs run on behalf of someone else (like CGI
924 scripts), because it lessens the chances that people from the outside will
925 be able to compromise your system.
926
927 Let's look at another TCP client.  This one connects to the TCP "time"
928 service on a number of different machines and shows how far their clocks
929 differ from the system on which it's being run:
930
931     #!/usr/bin/perl  -w
932     use strict;
933     use Socket;
934
935     my $SECS_of_70_YEARS = 2208988800;
936     sub ctime { scalar localtime(shift) }
937
938     my $iaddr = gethostbyname('localhost');
939     my $proto = getprotobyname('tcp');
940     my $port = getservbyname('time', 'tcp');
941     my $paddr = sockaddr_in(0, $iaddr);
942     my($host);
943
944     $| = 1;
945     printf "%-24s %8s %s\n",  "localhost", 0, ctime(time());
946
947     foreach $host (@ARGV) {
948         printf "%-24s ", $host;
949         my $hisiaddr = inet_aton($host)     || die "unknown host";
950         my $hispaddr = sockaddr_in($port, $hisiaddr);
951         socket(SOCKET, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)   || die "socket: $!";
952         connect(SOCKET, $hispaddr)          || die "bind: $!";
953         my $rtime = '    ';
954         read(SOCKET, $rtime, 4);
955         close(SOCKET);
956         my $histime = unpack("N", $rtime) - $SECS_of_70_YEARS ;
957         printf "%8d %s\n", $histime - time, ctime($histime);
958     }
959
960 =head2 Unix-Domain TCP Clients and Servers
961
962 That's fine for Internet-domain clients and servers, but what about local
963 communications?  While you can use the same setup, sometimes you don't
964 want to.  Unix-domain sockets are local to the current host, and are often
965 used internally to implement pipes.  Unlike Internet domain sockets, Unix
966 domain sockets can show up in the file system with an ls(1) listing.
967
968     % ls -l /dev/log
969     srw-rw-rw-  1 root            0 Oct 31 07:23 /dev/log
970
971 You can test for these with Perl's B<-S> file test:
972
973     unless ( -S '/dev/log' ) {
974         die "something's wicked with the log system";
975     }
976
977 Here's a sample Unix-domain client:
978
979     #!/usr/bin/perl -w
980     use Socket;
981     use strict;
982     my ($rendezvous, $line);
983
984     $rendezvous = shift || '/tmp/catsock';
985     socket(SOCK, PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)       || die "socket: $!";
986     connect(SOCK, sockaddr_un($rendezvous))     || die "connect: $!";
987     while (defined($line = <SOCK>)) {
988         print $line;
989     }
990     exit;
991
992 And here's a corresponding server.  You don't have to worry about silly
993 network terminators here because Unix domain sockets are guaranteed
994 to be on the localhost, and thus everything works right.
995
996     #!/usr/bin/perl -Tw
997     use strict;
998     use Socket;
999     use Carp;
1000
1001     BEGIN { $ENV{PATH} = '/usr/ucb:/bin' }
1002     sub spawn;  # forward declaration
1003     sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime, "\n" }
1004
1005     my $NAME = '/tmp/catsock';
1006     my $uaddr = sockaddr_un($NAME);
1007     my $proto = getprotobyname('tcp');
1008
1009     socket(Server,PF_UNIX,SOCK_STREAM,0)        || die "socket: $!";
1010     unlink($NAME);
1011     bind  (Server, $uaddr)                      || die "bind: $!";
1012     listen(Server,SOMAXCONN)                    || die "listen: $!";
1013
1014     logmsg "server started on $NAME";
1015
1016     my $waitedpid;
1017
1018     use POSIX ":sys_wait_h";
1019     sub REAPER {
1020         my $child;
1021         while (($waitedpid = waitpid(-1,WNOHANG)) > 0) {
1022             logmsg "reaped $waitedpid" . ($? ? " with exit $?" : '');
1023         }
1024         $SIG{CHLD} = \&REAPER;  # loathe sysV
1025     }
1026
1027     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
1028
1029
1030     for ( $waitedpid = 0;
1031           accept(Client,Server) || $waitedpid;
1032           $waitedpid = 0, close Client)
1033     {
1034         next if $waitedpid;
1035         logmsg "connection on $NAME";
1036         spawn sub {
1037             print "Hello there, it's now ", scalar localtime, "\n";
1038             exec '/usr/games/fortune' or die "can't exec fortune: $!";
1039         };
1040     }
1041
1042     sub spawn {
1043         my $coderef = shift;
1044
1045         unless (@_ == 0 && $coderef && ref($coderef) eq 'CODE') {
1046             confess "usage: spawn CODEREF";
1047         }
1048
1049         my $pid;
1050         if (!defined($pid = fork)) {
1051             logmsg "cannot fork: $!";
1052             return;
1053         } elsif ($pid) {
1054             logmsg "begat $pid";
1055             return; # I'm the parent
1056         }
1057         # else I'm the child -- go spawn
1058
1059         open(STDIN,  "<&Client")   || die "can't dup client to stdin";
1060         open(STDOUT, ">&Client")   || die "can't dup client to stdout";
1061         ## open(STDERR, ">&STDOUT") || die "can't dup stdout to stderr";
1062         exit &$coderef();
1063     }
1064
1065 As you see, it's remarkably similar to the Internet domain TCP server, so
1066 much so, in fact, that we've omitted several duplicate functions--spawn(),
1067 logmsg(), ctime(), and REAPER()--which are exactly the same as in the
1068 other server.
1069
1070 So why would you ever want to use a Unix domain socket instead of a
1071 simpler named pipe?  Because a named pipe doesn't give you sessions.  You
1072 can't tell one process's data from another's.  With socket programming,
1073 you get a separate session for each client: that's why accept() takes two
1074 arguments.
1075
1076 For example, let's say that you have a long running database server daemon
1077 that you want folks from the World Wide Web to be able to access, but only
1078 if they go through a CGI interface.  You'd have a small, simple CGI
1079 program that does whatever checks and logging you feel like, and then acts
1080 as a Unix-domain client and connects to your private server.
1081
1082 =head1 TCP Clients with IO::Socket
1083
1084 For those preferring a higher-level interface to socket programming, the
1085 IO::Socket module provides an object-oriented approach.  IO::Socket is
1086 included as part of the standard Perl distribution as of the 5.004
1087 release.  If you're running an earlier version of Perl, just fetch
1088 IO::Socket from CPAN, where you'll also find modules providing easy
1089 interfaces to the following systems: DNS, FTP, Ident (RFC 931), NIS and
1090 NISPlus, NNTP, Ping, POP3, SMTP, SNMP, SSLeay, Telnet, and Time--just
1091 to name a few.
1092
1093 =head2 A Simple Client
1094
1095 Here's a client that creates a TCP connection to the "daytime"
1096 service at port 13 of the host name "localhost" and prints out everything
1097 that the server there cares to provide.
1098
1099     #!/usr/bin/perl -w
1100     use IO::Socket;
1101     $remote = IO::Socket::INET->new(
1102                         Proto    => "tcp",
1103                         PeerAddr => "localhost",
1104                         PeerPort => "daytime(13)",
1105                     )
1106                   or die "cannot connect to daytime port at localhost";
1107     while ( <$remote> ) { print }
1108
1109 When you run this program, you should get something back that
1110 looks like this:
1111
1112     Wed May 14 08:40:46 MDT 1997
1113
1114 Here are what those parameters to the C<new> constructor mean:
1115
1116 =over 4
1117
1118 =item C<Proto>
1119
1120 This is which protocol to use.  In this case, the socket handle returned
1121 will be connected to a TCP socket, because we want a stream-oriented
1122 connection, that is, one that acts pretty much like a plain old file.
1123 Not all sockets are this of this type.  For example, the UDP protocol
1124 can be used to make a datagram socket, used for message-passing.
1125
1126 =item C<PeerAddr>
1127
1128 This is the name or Internet address of the remote host the server is
1129 running on.  We could have specified a longer name like C<"www.perl.com">,
1130 or an address like C<"204.148.40.9">.  For demonstration purposes, we've
1131 used the special hostname C<"localhost">, which should always mean the
1132 current machine you're running on.  The corresponding Internet address
1133 for localhost is C<"127.1">, if you'd rather use that.
1134
1135 =item C<PeerPort>
1136
1137 This is the service name or port number we'd like to connect to.
1138 We could have gotten away with using just C<"daytime"> on systems with a
1139 well-configured system services file,[FOOTNOTE: The system services file
1140 is in I</etc/services> under Unix] but just in case, we've specified the
1141 port number (13) in parentheses.  Using just the number would also have
1142 worked, but constant numbers make careful programmers nervous.
1143
1144 =back
1145
1146 Notice how the return value from the C<new> constructor is used as
1147 a filehandle in the C<while> loop?  That's what's called an indirect
1148 filehandle, a scalar variable containing a filehandle.  You can use
1149 it the same way you would a normal filehandle.  For example, you
1150 can read one line from it this way:
1151
1152     $line = <$handle>;
1153
1154 all remaining lines from is this way:
1155
1156     @lines = <$handle>;
1157
1158 and send a line of data to it this way:
1159
1160     print $handle "some data\n";
1161
1162 =head2 A Webget Client
1163
1164 Here's a simple client that takes a remote host to fetch a document
1165 from, and then a list of documents to get from that host.  This is a
1166 more interesting client than the previous one because it first sends
1167 something to the server before fetching the server's response.
1168
1169     #!/usr/bin/perl -w
1170     use IO::Socket;
1171     unless (@ARGV > 1) { die "usage: $0 host document ..." }
1172     $host = shift(@ARGV);
1173     $EOL = "\015\012";
1174     $BLANK = $EOL x 2;
1175     foreach $document ( @ARGV ) {
1176         $remote = IO::Socket::INET->new( Proto     => "tcp",
1177                                          PeerAddr  => $host,
1178                                          PeerPort  => "http(80)",
1179                                         );
1180         unless ($remote) { die "cannot connect to http daemon on $host" }
1181         $remote->autoflush(1);
1182         print $remote "GET $document HTTP/1.0" . $BLANK;
1183         while ( <$remote> ) { print }
1184         close $remote;
1185     }
1186
1187 The web server handing the "http" service, which is assumed to be at
1188 its standard port, number 80.  If the web server you're trying to
1189 connect to is at a different port (like 1080 or 8080), you should specify
1190 as the named-parameter pair, C<< PeerPort => 8080 >>.  The C<autoflush>
1191 method is used on the socket because otherwise the system would buffer
1192 up the output we sent it.  (If you're on a Mac, you'll also need to
1193 change every C<"\n"> in your code that sends data over the network to
1194 be a C<"\015\012"> instead.)
1195
1196 Connecting to the server is only the first part of the process: once you
1197 have the connection, you have to use the server's language.  Each server
1198 on the network has its own little command language that it expects as
1199 input.  The string that we send to the server starting with "GET" is in
1200 HTTP syntax.  In this case, we simply request each specified document.
1201 Yes, we really are making a new connection for each document, even though
1202 it's the same host.  That's the way you always used to have to speak HTTP.
1203 Recent versions of web browsers may request that the remote server leave
1204 the connection open a little while, but the server doesn't have to honor
1205 such a request.
1206
1207 Here's an example of running that program, which we'll call I<webget>:
1208
1209     % webget www.perl.com /guanaco.html
1210     HTTP/1.1 404 File Not Found
1211     Date: Thu, 08 May 1997 18:02:32 GMT
1212     Server: Apache/1.2b6
1213     Connection: close
1214     Content-type: text/html
1215
1216     <HEAD><TITLE>404 File Not Found</TITLE></HEAD>
1217     <BODY><H1>File Not Found</H1>
1218     The requested URL /guanaco.html was not found on this server.<P>
1219     </BODY>
1220
1221 Ok, so that's not very interesting, because it didn't find that
1222 particular document.  But a long response wouldn't have fit on this page.
1223
1224 For a more fully-featured version of this program, you should look to
1225 the I<lwp-request> program included with the LWP modules from CPAN.
1226
1227 =head2 Interactive Client with IO::Socket
1228
1229 Well, that's all fine if you want to send one command and get one answer,
1230 but what about setting up something fully interactive, somewhat like
1231 the way I<telnet> works?  That way you can type a line, get the answer,
1232 type a line, get the answer, etc.
1233
1234 This client is more complicated than the two we've done so far, but if
1235 you're on a system that supports the powerful C<fork> call, the solution
1236 isn't that rough.  Once you've made the connection to whatever service
1237 you'd like to chat with, call C<fork> to clone your process.  Each of
1238 these two identical process has a very simple job to do: the parent
1239 copies everything from the socket to standard output, while the child
1240 simultaneously copies everything from standard input to the socket.
1241 To accomplish the same thing using just one process would be I<much>
1242 harder, because it's easier to code two processes to do one thing than it
1243 is to code one process to do two things.  (This keep-it-simple principle
1244 a cornerstones of the Unix philosophy, and good software engineering as
1245 well, which is probably why it's spread to other systems.)
1246
1247 Here's the code:
1248
1249     #!/usr/bin/perl -w
1250     use strict;
1251     use IO::Socket;
1252     my ($host, $port, $kidpid, $handle, $line);
1253
1254     unless (@ARGV == 2) { die "usage: $0 host port" }
1255     ($host, $port) = @ARGV;
1256
1257     # create a tcp connection to the specified host and port
1258     $handle = IO::Socket::INET->new(Proto     => "tcp",
1259                                     PeerAddr  => $host,
1260                                     PeerPort  => $port)
1261            or die "can't connect to port $port on $host: $!";
1262
1263     $handle->autoflush(1);              # so output gets there right away
1264     print STDERR "[Connected to $host:$port]\n";
1265
1266     # split the program into two processes, identical twins
1267     die "can't fork: $!" unless defined($kidpid = fork());
1268
1269     # the if{} block runs only in the parent process
1270     if ($kidpid) {
1271         # copy the socket to standard output
1272         while (defined ($line = <$handle>)) {
1273             print STDOUT $line;
1274         }
1275         kill("TERM", $kidpid);                  # send SIGTERM to child
1276     }
1277     # the else{} block runs only in the child process
1278     else {
1279         # copy standard input to the socket
1280         while (defined ($line = <STDIN>)) {
1281             print $handle $line;
1282         }
1283     }
1284
1285 The C<kill> function in the parent's C<if> block is there to send a
1286 signal to our child process (current running in the C<else> block)
1287 as soon as the remote server has closed its end of the connection.
1288
1289 If the remote server sends data a byte at time, and you need that
1290 data immediately without waiting for a newline (which might not happen),
1291 you may wish to replace the C<while> loop in the parent with the
1292 following:
1293
1294     my $byte;
1295     while (sysread($handle, $byte, 1) == 1) {
1296         print STDOUT $byte;
1297     }
1298
1299 Making a system call for each byte you want to read is not very efficient
1300 (to put it mildly) but is the simplest to explain and works reasonably
1301 well.
1302
1303 =head1 TCP Servers with IO::Socket
1304
1305 As always, setting up a server is little bit more involved than running a client.
1306 The model is that the server creates a special kind of socket that
1307 does nothing but listen on a particular port for incoming connections.
1308 It does this by calling the C<< IO::Socket::INET->new() >> method with
1309 slightly different arguments than the client did.
1310
1311 =over 4
1312
1313 =item Proto
1314
1315 This is which protocol to use.  Like our clients, we'll
1316 still specify C<"tcp"> here.
1317
1318 =item LocalPort
1319
1320 We specify a local
1321 port in the C<LocalPort> argument, which we didn't do for the client.
1322 This is service name or port number for which you want to be the
1323 server. (Under Unix, ports under 1024 are restricted to the
1324 superuser.)  In our sample, we'll use port 9000, but you can use
1325 any port that's not currently in use on your system.  If you try
1326 to use one already in used, you'll get an "Address already in use"
1327 message.  Under Unix, the C<netstat -a> command will show
1328 which services current have servers.
1329
1330 =item Listen
1331
1332 The C<Listen> parameter is set to the maximum number of
1333 pending connections we can accept until we turn away incoming clients.
1334 Think of it as a call-waiting queue for your telephone.
1335 The low-level Socket module has a special symbol for the system maximum, which
1336 is SOMAXCONN.
1337
1338 =item Reuse
1339
1340 The C<Reuse> parameter is needed so that we restart our server
1341 manually without waiting a few minutes to allow system buffers to
1342 clear out.
1343
1344 =back
1345
1346 Once the generic server socket has been created using the parameters
1347 listed above, the server then waits for a new client to connect
1348 to it.  The server blocks in the C<accept> method, which eventually accepts a
1349 bidirectional connection from the remote client.  (Make sure to autoflush
1350 this handle to circumvent buffering.)
1351
1352 To add to user-friendliness, our server prompts the user for commands.
1353 Most servers don't do this.  Because of the prompt without a newline,
1354 you'll have to use the C<sysread> variant of the interactive client above.
1355
1356 This server accepts one of five different commands, sending output
1357 back to the client.  Note that unlike most network servers, this one
1358 only handles one incoming client at a time.  Multithreaded servers are
1359 covered in Chapter 6 of the Camel.
1360
1361 Here's the code.  We'll
1362
1363  #!/usr/bin/perl -w
1364  use IO::Socket;
1365  use Net::hostent;              # for OO version of gethostbyaddr
1366
1367  $PORT = 9000;                  # pick something not in use
1368
1369  $server = IO::Socket::INET->new( Proto     => 'tcp',
1370                                   LocalPort => $PORT,
1371                                   Listen    => SOMAXCONN,
1372                                   Reuse     => 1);
1373
1374  die "can't setup server" unless $server;
1375  print "[Server $0 accepting clients]\n";
1376
1377  while ($client = $server->accept()) {
1378    $client->autoflush(1);
1379    print $client "Welcome to $0; type help for command list.\n";
1380    $hostinfo = gethostbyaddr($client->peeraddr);
1381    printf "[Connect from %s]\n", $hostinfo->name || $client->peerhost;
1382    print $client "Command? ";
1383    while ( <$client>) {
1384      next unless /\S/;       # blank line
1385      if    (/quit|exit/i)    { last;                                     }
1386      elsif (/date|time/i)    { printf $client "%s\n", scalar localtime;  }
1387      elsif (/who/i )         { print  $client `who 2>&1`;                }
1388      elsif (/cookie/i )      { print  $client `/usr/games/fortune 2>&1`; }
1389      elsif (/motd/i )        { print  $client `cat /etc/motd 2>&1`;      }
1390      else {
1391        print $client "Commands: quit date who cookie motd\n";
1392      }
1393    } continue {
1394       print $client "Command? ";
1395    }
1396    close $client;
1397  }
1398
1399 =head1 UDP: Message Passing
1400
1401 Another kind of client-server setup is one that uses not connections, but
1402 messages.  UDP communications involve much lower overhead but also provide
1403 less reliability, as there are no promises that messages will arrive at
1404 all, let alone in order and unmangled.  Still, UDP offers some advantages
1405 over TCP, including being able to "broadcast" or "multicast" to a whole
1406 bunch of destination hosts at once (usually on your local subnet).  If you
1407 find yourself overly concerned about reliability and start building checks
1408 into your message system, then you probably should use just TCP to start
1409 with.
1410
1411 Note that UDP datagrams are I<not> a bytestream and should not be treated
1412 as such. This makes using I/O mechanisms with internal buffering
1413 like stdio (i.e. print() and friends) especially cumbersome. Use syswrite(),
1414 or better send(), like in the example below.
1415
1416 Here's a UDP program similar to the sample Internet TCP client given
1417 earlier.  However, instead of checking one host at a time, the UDP version
1418 will check many of them asynchronously by simulating a multicast and then
1419 using select() to do a timed-out wait for I/O.  To do something similar
1420 with TCP, you'd have to use a different socket handle for each host.
1421
1422     #!/usr/bin/perl -w
1423     use strict;
1424     use Socket;
1425     use Sys::Hostname;
1426
1427     my ( $count, $hisiaddr, $hispaddr, $histime,
1428          $host, $iaddr, $paddr, $port, $proto,
1429          $rin, $rout, $rtime, $SECS_of_70_YEARS);
1430
1431     $SECS_of_70_YEARS      = 2208988800;
1432
1433     $iaddr = gethostbyname(hostname());
1434     $proto = getprotobyname('udp');
1435     $port = getservbyname('time', 'udp');
1436     $paddr = sockaddr_in(0, $iaddr); # 0 means let kernel pick
1437
1438     socket(SOCKET, PF_INET, SOCK_DGRAM, $proto)   || die "socket: $!";
1439     bind(SOCKET, $paddr)                          || die "bind: $!";
1440
1441     $| = 1;
1442     printf "%-12s %8s %s\n",  "localhost", 0, scalar localtime time;
1443     $count = 0;
1444     for $host (@ARGV) {
1445         $count++;
1446         $hisiaddr = inet_aton($host)    || die "unknown host";
1447         $hispaddr = sockaddr_in($port, $hisiaddr);
1448         defined(send(SOCKET, 0, 0, $hispaddr))    || die "send $host: $!";
1449     }
1450
1451     $rin = '';
1452     vec($rin, fileno(SOCKET), 1) = 1;
1453
1454     # timeout after 10.0 seconds
1455     while ($count && select($rout = $rin, undef, undef, 10.0)) {
1456         $rtime = '';
1457         ($hispaddr = recv(SOCKET, $rtime, 4, 0))        || die "recv: $!";
1458         ($port, $hisiaddr) = sockaddr_in($hispaddr);
1459         $host = gethostbyaddr($hisiaddr, AF_INET);
1460         $histime = unpack("N", $rtime) - $SECS_of_70_YEARS ;
1461         printf "%-12s ", $host;
1462         printf "%8d %s\n", $histime - time, scalar localtime($histime);
1463         $count--;
1464     }
1465
1466 Note that this example does not include any retries and may consequently
1467 fail to contact a reachable host. The most prominent reason for this
1468 is congestion of the queues on the sending host if the number of
1469 list of hosts to contact is sufficiently large.
1470
1471 =head1 SysV IPC
1472
1473 While System V IPC isn't so widely used as sockets, it still has some
1474 interesting uses.  You can't, however, effectively use SysV IPC or
1475 Berkeley mmap() to have shared memory so as to share a variable amongst
1476 several processes.  That's because Perl would reallocate your string when
1477 you weren't wanting it to.
1478
1479 Here's a small example showing shared memory usage.
1480
1481     use IPC::SysV qw(IPC_PRIVATE IPC_RMID S_IRWXU);
1482
1483     $size = 2000;
1484     $id = shmget(IPC_PRIVATE, $size, S_IRWXU) || die "$!";
1485     print "shm key $id\n";
1486
1487     $message = "Message #1";
1488     shmwrite($id, $message, 0, 60) || die "$!";
1489     print "wrote: '$message'\n";
1490     shmread($id, $buff, 0, 60) || die "$!";
1491     print "read : '$buff'\n";
1492
1493     # the buffer of shmread is zero-character end-padded.
1494     substr($buff, index($buff, "\0")) = '';
1495     print "un" unless $buff eq $message;
1496     print "swell\n";
1497
1498     print "deleting shm $id\n";
1499     shmctl($id, IPC_RMID, 0) || die "$!";
1500
1501 Here's an example of a semaphore:
1502
1503     use IPC::SysV qw(IPC_CREAT);
1504
1505     $IPC_KEY = 1234;
1506     $id = semget($IPC_KEY, 10, 0666 | IPC_CREAT ) || die "$!";
1507     print "shm key $id\n";
1508
1509 Put this code in a separate file to be run in more than one process.
1510 Call the file F<take>:
1511
1512     # create a semaphore
1513
1514     $IPC_KEY = 1234;
1515     $id = semget($IPC_KEY,  0 , 0 );
1516     die if !defined($id);
1517
1518     $semnum = 0;
1519     $semflag = 0;
1520
1521     # 'take' semaphore
1522     # wait for semaphore to be zero
1523     $semop = 0;
1524     $opstring1 = pack("s!s!s!", $semnum, $semop, $semflag);
1525
1526     # Increment the semaphore count
1527     $semop = 1;
1528     $opstring2 = pack("s!s!s!", $semnum, $semop,  $semflag);
1529     $opstring = $opstring1 . $opstring2;
1530
1531     semop($id,$opstring) || die "$!";
1532
1533 Put this code in a separate file to be run in more than one process.
1534 Call this file F<give>:
1535
1536     # 'give' the semaphore
1537     # run this in the original process and you will see
1538     # that the second process continues
1539
1540     $IPC_KEY = 1234;
1541     $id = semget($IPC_KEY, 0, 0);
1542     die if !defined($id);
1543
1544     $semnum = 0;
1545     $semflag = 0;
1546
1547     # Decrement the semaphore count
1548     $semop = -1;
1549     $opstring = pack("s!s!s!", $semnum, $semop, $semflag);
1550
1551     semop($id,$opstring) || die "$!";
1552
1553 The SysV IPC code above was written long ago, and it's definitely
1554 clunky looking.  For a more modern look, see the IPC::SysV module
1555 which is included with Perl starting from Perl 5.005.
1556
1557 A small example demonstrating SysV message queues:
1558
1559     use IPC::SysV qw(IPC_PRIVATE IPC_RMID IPC_CREAT S_IRWXU);
1560
1561     my $id = msgget(IPC_PRIVATE, IPC_CREAT | S_IRWXU);
1562
1563     my $sent = "message";
1564     my $type = 1234;
1565     my $rcvd;
1566     my $type_rcvd;
1567
1568     if (defined $id) {
1569         if (msgsnd($id, pack("l! a*", $type_sent, $sent), 0)) {
1570             if (msgrcv($id, $rcvd, 60, 0, 0)) {
1571                 ($type_rcvd, $rcvd) = unpack("l! a*", $rcvd);
1572                 if ($rcvd eq $sent) {
1573                     print "okay\n";
1574                 } else {
1575                     print "not okay\n";
1576                 }
1577             } else {
1578                 die "# msgrcv failed\n";
1579             }
1580         } else {
1581             die "# msgsnd failed\n";
1582         }
1583         msgctl($id, IPC_RMID, 0) || die "# msgctl failed: $!\n";
1584     } else {
1585         die "# msgget failed\n";
1586     }
1587
1588 =head1 NOTES
1589
1590 Most of these routines quietly but politely return C<undef> when they
1591 fail instead of causing your program to die right then and there due to
1592 an uncaught exception.  (Actually, some of the new I<Socket> conversion
1593 functions  croak() on bad arguments.)  It is therefore essential to
1594 check return values from these functions.  Always begin your socket
1595 programs this way for optimal success, and don't forget to add B<-T>
1596 taint checking flag to the #! line for servers:
1597
1598     #!/usr/bin/perl -Tw
1599     use strict;
1600     use sigtrap;
1601     use Socket;
1602
1603 =head1 BUGS
1604
1605 All these routines create system-specific portability problems.  As noted
1606 elsewhere, Perl is at the mercy of your C libraries for much of its system
1607 behaviour.  It's probably safest to assume broken SysV semantics for
1608 signals and to stick with simple TCP and UDP socket operations; e.g., don't
1609 try to pass open file descriptors over a local UDP datagram socket if you
1610 want your code to stand a chance of being portable.
1611
1612 As mentioned in the signals section, because few vendors provide C
1613 libraries that are safely re-entrant, the prudent programmer will do
1614 little else within a handler beyond setting a numeric variable that
1615 already exists; or, if locked into a slow (restarting) system call,
1616 using die() to raise an exception and longjmp(3) out.  In fact, even
1617 these may in some cases cause a core dump.  It's probably best to avoid
1618 signals except where they are absolutely inevitable.  This
1619 will be addressed in a future release of Perl.
1620
1621 =head1 AUTHOR
1622
1623 Tom Christiansen, with occasional vestiges of Larry Wall's original
1624 version and suggestions from the Perl Porters.
1625
1626 =head1 SEE ALSO
1627
1628 There's a lot more to networking than this, but this should get you
1629 started.
1630
1631 For intrepid programmers, the indispensable textbook is I<Unix Network
1632 Programming> by W. Richard Stevens (published by Addison-Wesley).  Note
1633 that most books on networking address networking from the perspective of
1634 a C programmer; translation to Perl is left as an exercise for the reader.
1635
1636 The IO::Socket(3) manpage describes the object library, and the Socket(3)
1637 manpage describes the low-level interface to sockets.  Besides the obvious
1638 functions in L<perlfunc>, you should also check out the F<modules> file
1639 at your nearest CPAN site.  (See L<perlmodlib> or best yet, the F<Perl
1640 FAQ> for a description of what CPAN is and where to get it.)
1641
1642 Section 5 of the F<modules> file is devoted to "Networking, Device Control
1643 (modems), and Interprocess Communication", and contains numerous unbundled
1644 modules numerous networking modules, Chat and Expect operations, CGI
1645 programming, DCE, FTP, IPC, NNTP, Proxy, Ptty, RPC, SNMP, SMTP, Telnet,
1646 Threads, and ToolTalk--just to name a few.