Localize $! in splainthis() too. (see bug #41717)
[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 (Safe 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 a child 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 When directed at a process whose UID is not identical to that
106 of the sending process, signal number zero may fail because
107 you lack permission to send the signal, even though the process is alive.
108 You may be able to determine the cause of failure using C<%!>.
109
110     unless (kill 0 => $pid or $!{EPERM}) {
111         warn "$pid looks dead";
112     }
113
114 You might also want to employ anonymous functions for simple signal
115 handlers:
116
117     $SIG{INT} = sub { die "\nOutta here!\n" };
118
119 But that will be problematic for the more complicated handlers that need
120 to reinstall themselves.  Because Perl's signal mechanism is currently
121 based on the signal(3) function from the C library, you may sometimes be so
122 misfortunate as to run on systems where that function is "broken", that
123 is, it behaves in the old unreliable SysV way rather than the newer, more
124 reasonable BSD and POSIX fashion.  So you'll see defensive people writing
125 signal handlers like this:
126
127     sub REAPER {
128         $waitedpid = wait;
129         # loathe sysV: it makes us not only reinstate
130         # the handler, but place it after the wait
131         $SIG{CHLD} = \&REAPER;
132     }
133     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
134     # now do something that forks...
135
136 or better still:
137
138     use POSIX ":sys_wait_h";
139     sub REAPER {
140         my $child;
141         # If a second child dies while in the signal handler caused by the
142         # first death, we won't get another signal. So must loop here else
143         # we will leave the unreaped child as a zombie. And the next time
144         # two children die we get another zombie. And so on.
145         while (($child = waitpid(-1,WNOHANG)) > 0) {
146             $Kid_Status{$child} = $?;
147         }
148         $SIG{CHLD} = \&REAPER;  # still loathe sysV
149     }
150     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
151     # do something that forks...
152
153 Signal handling is also used for timeouts in Unix,   While safely
154 protected within an C<eval{}> block, you set a signal handler to trap
155 alarm signals and then schedule to have one delivered to you in some
156 number of seconds.  Then try your blocking operation, clearing the alarm
157 when it's done but not before you've exited your C<eval{}> block.  If it
158 goes off, you'll use die() to jump out of the block, much as you might
159 using longjmp() or throw() in other languages.
160
161 Here's an example:
162
163     eval {
164         local $SIG{ALRM} = sub { die "alarm clock restart" };
165         alarm 10;
166         flock(FH, 2);   # blocking write lock
167         alarm 0;
168     };
169     if ($@ and $@ !~ /alarm clock restart/) { die }
170
171 If the operation being timed out is system() or qx(), this technique
172 is liable to generate zombies.    If this matters to you, you'll
173 need to do your own fork() and exec(), and kill the errant child process.
174
175 For more complex signal handling, you might see the standard POSIX
176 module.  Lamentably, this is almost entirely undocumented, but
177 the F<t/lib/posix.t> file from the Perl source distribution has some
178 examples in it.
179
180 =head2 Handling the SIGHUP Signal in Daemons
181
182 A process that usually starts when the system boots and shuts down
183 when the system is shut down is called a daemon (Disk And Execution
184 MONitor). If a daemon process has a configuration file which is
185 modified after the process has been started, there should be a way to
186 tell that process to re-read its configuration file, without stopping
187 the process. Many daemons provide this mechanism using the C<SIGHUP>
188 signal handler. When you want to tell the daemon to re-read the file
189 you simply send it the C<SIGHUP> signal.
190
191 Not all platforms automatically reinstall their (native) signal
192 handlers after a signal delivery.  This means that the handler works
193 only the first time the signal is sent. The solution to this problem
194 is to use C<POSIX> signal handlers if available, their behaviour
195 is well-defined.
196
197 The following example implements a simple daemon, which restarts
198 itself every time the C<SIGHUP> signal is received. The actual code is
199 located in the subroutine C<code()>, which simply prints some debug
200 info to show that it works and should be replaced with the real code.
201
202   #!/usr/bin/perl -w
203
204   use POSIX ();
205   use FindBin ();
206   use File::Basename ();
207   use File::Spec::Functions;
208
209   $|=1;
210
211   # make the daemon cross-platform, so exec always calls the script
212   # itself with the right path, no matter how the script was invoked.
213   my $script = File::Basename::basename($0);
214   my $SELF = catfile $FindBin::Bin, $script;
215
216   # POSIX unmasks the sigprocmask properly
217   my $sigset = POSIX::SigSet->new();
218   my $action = POSIX::SigAction->new('sigHUP_handler',
219                                      $sigset,
220                                      &POSIX::SA_NODEFER);
221   POSIX::sigaction(&POSIX::SIGHUP, $action);
222
223   sub sigHUP_handler {
224       print "got SIGHUP\n";
225       exec($SELF, @ARGV) or die "Couldn't restart: $!\n";
226   }
227
228   code();
229
230   sub code {
231       print "PID: $$\n";
232       print "ARGV: @ARGV\n";
233       my $c = 0;
234       while (++$c) {
235           sleep 2;
236           print "$c\n";
237       }
238   }
239   __END__
240
241
242 =head1 Named Pipes
243
244 A named pipe (often referred to as a FIFO) is an old Unix IPC
245 mechanism for processes communicating on the same machine.  It works
246 just like a regular, connected anonymous pipes, except that the
247 processes rendezvous using a filename and don't have to be related.
248
249 To create a named pipe, use the C<POSIX::mkfifo()> function.
250
251     use POSIX qw(mkfifo);
252     mkfifo($path, 0700) or die "mkfifo $path failed: $!";
253
254 You can also use the Unix command mknod(1) or on some
255 systems, mkfifo(1).  These may not be in your normal path.
256
257     # system return val is backwards, so && not ||
258     #
259     $ENV{PATH} .= ":/etc:/usr/etc";
260     if  (      system('mknod',  $path, 'p')
261             && system('mkfifo', $path) )
262     {
263         die "mk{nod,fifo} $path failed";
264     }
265
266
267 A fifo is convenient when you want to connect a process to an unrelated
268 one.  When you open a fifo, the program will block until there's something
269 on the other end.
270
271 For example, let's say you'd like to have your F<.signature> file be a
272 named pipe that has a Perl program on the other end.  Now every time any
273 program (like a mailer, news reader, finger program, etc.) tries to read
274 from that file, the reading program will block and your program will
275 supply the new signature.  We'll use the pipe-checking file test B<-p>
276 to find out whether anyone (or anything) has accidentally removed our fifo.
277
278     chdir; # go home
279     $FIFO = '.signature';
280
281     while (1) {
282         unless (-p $FIFO) {
283             unlink $FIFO;
284             require POSIX;
285             POSIX::mkfifo($FIFO, 0700)
286                 or die "can't mkfifo $FIFO: $!";
287         }
288
289         # next line blocks until there's a reader
290         open (FIFO, "> $FIFO") || die "can't write $FIFO: $!";
291         print FIFO "John Smith (smith\@host.org)\n", `fortune -s`;
292         close FIFO;
293         sleep 2;    # to avoid dup signals
294     }
295
296 =head2 Deferred Signals (Safe Signals)
297
298 In Perls before Perl 5.7.3 by installing Perl code to deal with
299 signals, you were exposing yourself to danger from two things.  First,
300 few system library functions are re-entrant.  If the signal interrupts
301 while Perl is executing one function (like malloc(3) or printf(3)),
302 and your signal handler then calls the same function again, you could
303 get unpredictable behavior--often, a core dump.  Second, Perl isn't
304 itself re-entrant at the lowest levels.  If the signal interrupts Perl
305 while Perl is changing its own internal data structures, similarly
306 unpredictable behaviour may result.
307
308 There were two things you could do, knowing this: be paranoid or be
309 pragmatic.  The paranoid approach was to do as little as possible in your
310 signal handler.  Set an existing integer variable that already has a
311 value, and return.  This doesn't help you if you're in a slow system call,
312 which will just restart.  That means you have to C<die> to longjmp(3) out
313 of the handler.  Even this is a little cavalier for the true paranoiac,
314 who avoids C<die> in a handler because the system I<is> out to get you.
315 The pragmatic approach was to say "I know the risks, but prefer the
316 convenience", and to do anything you wanted in your signal handler,
317 and be prepared to clean up core dumps now and again.
318
319 In Perl 5.7.3 and later to avoid these problems signals are
320 "deferred"-- that is when the signal is delivered to the process by
321 the system (to the C code that implements Perl) a flag is set, and the
322 handler returns immediately. Then at strategic "safe" points in the
323 Perl interpreter (e.g. when it is about to execute a new opcode) the
324 flags are checked and the Perl level handler from %SIG is
325 executed. The "deferred" scheme allows much more flexibility in the
326 coding of signal handler as we know Perl interpreter is in a safe
327 state, and that we are not in a system library function when the
328 handler is called.  However the implementation does differ from
329 previous Perls in the following ways:
330
331 =over 4
332
333 =item Long-running opcodes
334
335 As the Perl interpreter only looks at the signal flags when it is about
336 to execute a new opcode, a signal that arrives during a long-running
337 opcode (e.g. a regular expression operation on a very large string) will
338 not be seen until the current opcode completes.
339
340 N.B. If a signal of any given type fires multiple times during an opcode 
341 (such as from a fine-grained timer), the handler for that signal will
342 only be called once after the opcode completes, and all the other
343 instances will be discarded.  Furthermore, if your system's signal queue
344 gets flooded to the point that there are signals that have been raised
345 but not yet caught (and thus not deferred) at the time an opcode
346 completes, those signals may well be caught and deferred during
347 subsequent opcodes, with sometimes surprising results.  For example, you
348 may see alarms delivered even after calling C<alarm(0)> as the latter
349 stops the raising of alarms but does not cancel the delivery of alarms
350 raised but not yet caught.  Do not depend on the behaviors described in
351 this paragraph as they are side effects of the current implementation and
352 may change in future versions of Perl.
353
354
355 =item Interrupting IO
356
357 When a signal is delivered (e.g. INT control-C) the operating system
358 breaks into IO operations like C<read> (used to implement Perls
359 E<lt>E<gt> operator). On older Perls the handler was called
360 immediately (and as C<read> is not "unsafe" this worked well). With
361 the "deferred" scheme the handler is not called immediately, and if
362 Perl is using system's C<stdio> library that library may re-start the
363 C<read> without returning to Perl and giving it a chance to call the
364 %SIG handler. If this happens on your system the solution is to use
365 C<:perlio> layer to do IO - at least on those handles which you want
366 to be able to break into with signals. (The C<:perlio> layer checks
367 the signal flags and calls %SIG handlers before resuming IO operation.)
368
369 Note that the default in Perl 5.7.3 and later is to automatically use
370 the C<:perlio> layer.
371
372 Note that some networking library functions like gethostbyname() are
373 known to have their own implementations of timeouts which may conflict
374 with your timeouts.  If you are having problems with such functions,
375 you can try using the POSIX sigaction() function, which bypasses the
376 Perl safe signals (note that this means subjecting yourself to
377 possible memory corruption, as described above).  Instead of setting
378 C<$SIG{ALRM}>:
379
380    local $SIG{ALRM} = sub { die "alarm" };
381
382 try something like the following:
383
384     use POSIX qw(SIGALRM);
385     POSIX::sigaction(SIGALRM,
386                      POSIX::SigAction->new(sub { die "alarm" }))
387           or die "Error setting SIGALRM handler: $!\n";
388
389 =item Restartable system calls
390
391 On systems that supported it, older versions of Perl used the
392 SA_RESTART flag when installing %SIG handlers.  This meant that
393 restartable system calls would continue rather than returning when
394 a signal arrived.  In order to deliver deferred signals promptly,
395 Perl 5.7.3 and later do I<not> use SA_RESTART.  Consequently, 
396 restartable system calls can fail (with $! set to C<EINTR>) in places
397 where they previously would have succeeded.
398
399 Note that the default C<:perlio> layer will retry C<read>, C<write>
400 and C<close> as described above and that interrupted C<wait> and 
401 C<waitpid> calls will always be retried.
402
403 =item Signals as "faults"
404
405 Certain signals, e.g. SEGV, ILL, and BUS, are generated as a result of
406 virtual memory or other "faults". These are normally fatal and there is
407 little a Perl-level handler can do with them, so Perl now delivers them
408 immediately rather than attempting to defer them.
409
410 =item Signals triggered by operating system state
411
412 On some operating systems certain signal handlers are supposed to "do
413 something" before returning. One example can be CHLD or CLD which
414 indicates a child process has completed. On some operating systems the
415 signal handler is expected to C<wait> for the completed child
416 process. On such systems the deferred signal scheme will not work for
417 those signals (it does not do the C<wait>). Again the failure will
418 look like a loop as the operating system will re-issue the signal as
419 there are un-waited-for completed child processes.
420
421 =back
422
423 If you want the old signal behaviour back regardless of possible
424 memory corruption, set the environment variable C<PERL_SIGNALS> to
425 C<"unsafe"> (a new feature since Perl 5.8.1).
426
427 =head1 Using open() for IPC
428
429 Perl's basic open() statement can also be used for unidirectional
430 interprocess communication by either appending or prepending a pipe
431 symbol to the second argument to open().  Here's how to start
432 something up in a child process you intend to write to:
433
434     open(SPOOLER, "| cat -v | lpr -h 2>/dev/null")
435                     || die "can't fork: $!";
436     local $SIG{PIPE} = sub { die "spooler pipe broke" };
437     print SPOOLER "stuff\n";
438     close SPOOLER || die "bad spool: $! $?";
439
440 And here's how to start up a child process you intend to read from:
441
442     open(STATUS, "netstat -an 2>&1 |")
443                     || die "can't fork: $!";
444     while (<STATUS>) {
445         next if /^(tcp|udp)/;
446         print;
447     }
448     close STATUS || die "bad netstat: $! $?";
449
450 If one can be sure that a particular program is a Perl script that is
451 expecting filenames in @ARGV, the clever programmer can write something
452 like this:
453
454     % program f1 "cmd1|" - f2 "cmd2|" f3 < tmpfile
455
456 and irrespective of which shell it's called from, the Perl program will
457 read from the file F<f1>, the process F<cmd1>, standard input (F<tmpfile>
458 in this case), the F<f2> file, the F<cmd2> command, and finally the F<f3>
459 file.  Pretty nifty, eh?
460
461 You might notice that you could use backticks for much the
462 same effect as opening a pipe for reading:
463
464     print grep { !/^(tcp|udp)/ } `netstat -an 2>&1`;
465     die "bad netstat" if $?;
466
467 While this is true on the surface, it's much more efficient to process the
468 file one line or record at a time because then you don't have to read the
469 whole thing into memory at once.  It also gives you finer control of the
470 whole process, letting you to kill off the child process early if you'd
471 like.
472
473 Be careful to check both the open() and the close() return values.  If
474 you're I<writing> to a pipe, you should also trap SIGPIPE.  Otherwise,
475 think of what happens when you start up a pipe to a command that doesn't
476 exist: the open() will in all likelihood succeed (it only reflects the
477 fork()'s success), but then your output will fail--spectacularly.  Perl
478 can't know whether the command worked because your command is actually
479 running in a separate process whose exec() might have failed.  Therefore,
480 while readers of bogus commands return just a quick end of file, writers
481 to bogus command will trigger a signal they'd better be prepared to
482 handle.  Consider:
483
484     open(FH, "|bogus")  or die "can't fork: $!";
485     print FH "bang\n"   or die "can't write: $!";
486     close FH            or die "can't close: $!";
487
488 That won't blow up until the close, and it will blow up with a SIGPIPE.
489 To catch it, you could use this:
490
491     $SIG{PIPE} = 'IGNORE';
492     open(FH, "|bogus")  or die "can't fork: $!";
493     print FH "bang\n"   or die "can't write: $!";
494     close FH            or die "can't close: status=$?";
495
496 =head2 Filehandles
497
498 Both the main process and any child processes it forks share the same
499 STDIN, STDOUT, and STDERR filehandles.  If both processes try to access
500 them at once, strange things can happen.  You may also want to close
501 or reopen the filehandles for the child.  You can get around this by
502 opening your pipe with open(), but on some systems this means that the
503 child process cannot outlive the parent.
504
505 =head2 Background Processes
506
507 You can run a command in the background with:
508
509     system("cmd &");
510
511 The command's STDOUT and STDERR (and possibly STDIN, depending on your
512 shell) will be the same as the parent's.  You won't need to catch
513 SIGCHLD because of the double-fork taking place (see below for more
514 details).
515
516 =head2 Complete Dissociation of Child from Parent
517
518 In some cases (starting server processes, for instance) you'll want to
519 completely dissociate the child process from the parent.  This is
520 often called daemonization.  A well behaved daemon will also chdir()
521 to the root directory (so it doesn't prevent unmounting the filesystem
522 containing the directory from which it was launched) and redirect its
523 standard file descriptors from and to F</dev/null> (so that random
524 output doesn't wind up on the user's terminal).
525
526     use POSIX 'setsid';
527
528     sub daemonize {
529         chdir '/'               or die "Can't chdir to /: $!";
530         open STDIN, '/dev/null' or die "Can't read /dev/null: $!";
531         open STDOUT, '>/dev/null'
532                                 or die "Can't write to /dev/null: $!";
533         defined(my $pid = fork) or die "Can't fork: $!";
534         exit if $pid;
535         setsid                  or die "Can't start a new session: $!";
536         open STDERR, '>&STDOUT' or die "Can't dup stdout: $!";
537     }
538
539 The fork() has to come before the setsid() to ensure that you aren't a
540 process group leader (the setsid() will fail if you are).  If your
541 system doesn't have the setsid() function, open F</dev/tty> and use the
542 C<TIOCNOTTY> ioctl() on it instead.  See L<tty(4)> for details.
543
544 Non-Unix users should check their Your_OS::Process module for other
545 solutions.
546
547 =head2 Safe Pipe Opens
548
549 Another interesting approach to IPC is making your single program go
550 multiprocess and communicate between (or even amongst) yourselves.  The
551 open() function will accept a file argument of either C<"-|"> or C<"|-">
552 to do a very interesting thing: it forks a child connected to the
553 filehandle you've opened.  The child is running the same program as the
554 parent.  This is useful for safely opening a file when running under an
555 assumed UID or GID, for example.  If you open a pipe I<to> minus, you can
556 write to the filehandle you opened and your kid will find it in his
557 STDIN.  If you open a pipe I<from> minus, you can read from the filehandle
558 you opened whatever your kid writes to his STDOUT.
559
560     use English '-no_match_vars';
561     my $sleep_count = 0;
562
563     do {
564         $pid = open(KID_TO_WRITE, "|-");
565         unless (defined $pid) {
566             warn "cannot fork: $!";
567             die "bailing out" if $sleep_count++ > 6;
568             sleep 10;
569         }
570     } until defined $pid;
571
572     if ($pid) {  # parent
573         print KID_TO_WRITE @some_data;
574         close(KID_TO_WRITE) || warn "kid exited $?";
575     } else {     # child
576         ($EUID, $EGID) = ($UID, $GID); # suid progs only
577         open (FILE, "> /safe/file")
578             || die "can't open /safe/file: $!";
579         while (<STDIN>) {
580             print FILE; # child's STDIN is parent's KID
581         }
582         exit;  # don't forget this
583     }
584
585 Another common use for this construct is when you need to execute
586 something without the shell's interference.  With system(), it's
587 straightforward, but you can't use a pipe open or backticks safely.
588 That's because there's no way to stop the shell from getting its hands on
589 your arguments.   Instead, use lower-level control to call exec() directly.
590
591 Here's a safe backtick or pipe open for read:
592
593     # add error processing as above
594     $pid = open(KID_TO_READ, "-|");
595
596     if ($pid) {   # parent
597         while (<KID_TO_READ>) {
598             # do something interesting
599         }
600         close(KID_TO_READ) || warn "kid exited $?";
601
602     } else {      # child
603         ($EUID, $EGID) = ($UID, $GID); # suid only
604         exec($program, @options, @args)
605             || die "can't exec program: $!";
606         # NOTREACHED
607     }
608
609
610 And here's a safe pipe open for writing:
611
612     # add error processing as above
613     $pid = open(KID_TO_WRITE, "|-");
614     $SIG{PIPE} = sub { die "whoops, $program pipe broke" };
615
616     if ($pid) {  # parent
617         for (@data) {
618             print KID_TO_WRITE;
619         }
620         close(KID_TO_WRITE) || warn "kid exited $?";
621
622     } else {     # child
623         ($EUID, $EGID) = ($UID, $GID);
624         exec($program, @options, @args)
625             || die "can't exec program: $!";
626         # NOTREACHED
627     }
628
629 Since Perl 5.8.0, you can also use the list form of C<open> for pipes :
630 the syntax
631
632     open KID_PS, "-|", "ps", "aux" or die $!;
633
634 forks the ps(1) command (without spawning a shell, as there are more than
635 three arguments to open()), and reads its standard output via the
636 C<KID_PS> filehandle.  The corresponding syntax to write to command
637 pipes (with C<"|-"> in place of C<"-|">) is also implemented.
638
639 Note that these operations are full Unix forks, which means they may not be
640 correctly implemented on alien systems.  Additionally, these are not true
641 multithreading.  If you'd like to learn more about threading, see the
642 F<modules> file mentioned below in the SEE ALSO section.
643
644 =head2 Bidirectional Communication with Another Process
645
646 While this works reasonably well for unidirectional communication, what
647 about bidirectional communication?  The obvious thing you'd like to do
648 doesn't actually work:
649
650     open(PROG_FOR_READING_AND_WRITING, "| some program |")
651
652 and if you forget to use the C<use warnings> pragma or the B<-w> flag,
653 then you'll miss out entirely on the diagnostic message:
654
655     Can't do bidirectional pipe at -e line 1.
656
657 If you really want to, you can use the standard open2() library function
658 to catch both ends.  There's also an open3() for tridirectional I/O so you
659 can also catch your child's STDERR, but doing so would then require an
660 awkward select() loop and wouldn't allow you to use normal Perl input
661 operations.
662
663 If you look at its source, you'll see that open2() uses low-level
664 primitives like Unix pipe() and exec() calls to create all the connections.
665 While it might have been slightly more efficient by using socketpair(), it
666 would have then been even less portable than it already is.  The open2()
667 and open3() functions are  unlikely to work anywhere except on a Unix
668 system or some other one purporting to be POSIX compliant.
669
670 Here's an example of using open2():
671
672     use FileHandle;
673     use IPC::Open2;
674     $pid = open2(*Reader, *Writer, "cat -u -n" );
675     print Writer "stuff\n";
676     $got = <Reader>;
677
678 The problem with this is that Unix buffering is really going to
679 ruin your day.  Even though your C<Writer> filehandle is auto-flushed,
680 and the process on the other end will get your data in a timely manner,
681 you can't usually do anything to force it to give it back to you
682 in a similarly quick fashion.  In this case, we could, because we
683 gave I<cat> a B<-u> flag to make it unbuffered.  But very few Unix
684 commands are designed to operate over pipes, so this seldom works
685 unless you yourself wrote the program on the other end of the
686 double-ended pipe.
687
688 A solution to this is the nonstandard F<Comm.pl> library.  It uses
689 pseudo-ttys to make your program behave more reasonably:
690
691     require 'Comm.pl';
692     $ph = open_proc('cat -n');
693     for (1..10) {
694         print $ph "a line\n";
695         print "got back ", scalar <$ph>;
696     }
697
698 This way you don't have to have control over the source code of the
699 program you're using.  The F<Comm> library also has expect()
700 and interact() functions.  Find the library (and we hope its
701 successor F<IPC::Chat>) at your nearest CPAN archive as detailed
702 in the SEE ALSO section below.
703
704 The newer Expect.pm module from CPAN also addresses this kind of thing.
705 This module requires two other modules from CPAN: IO::Pty and IO::Stty.
706 It sets up a pseudo-terminal to interact with programs that insist on
707 using talking to the terminal device driver.  If your system is
708 amongst those supported, this may be your best bet.
709
710 =head2 Bidirectional Communication with Yourself
711
712 If you want, you may make low-level pipe() and fork()
713 to stitch this together by hand.  This example only
714 talks to itself, but you could reopen the appropriate
715 handles to STDIN and STDOUT and call other processes.
716
717     #!/usr/bin/perl -w
718     # pipe1 - bidirectional communication using two pipe pairs
719     #         designed for the socketpair-challenged
720     use IO::Handle;     # thousands of lines just for autoflush :-(
721     pipe(PARENT_RDR, CHILD_WTR);                # XXX: failure?
722     pipe(CHILD_RDR,  PARENT_WTR);               # XXX: failure?
723     CHILD_WTR->autoflush(1);
724     PARENT_WTR->autoflush(1);
725
726     if ($pid = fork) {
727         close PARENT_RDR; close PARENT_WTR;
728         print CHILD_WTR "Parent Pid $$ is sending this\n";
729         chomp($line = <CHILD_RDR>);
730         print "Parent Pid $$ just read this: `$line'\n";
731         close CHILD_RDR; close CHILD_WTR;
732         waitpid($pid,0);
733     } else {
734         die "cannot fork: $!" unless defined $pid;
735         close CHILD_RDR; close CHILD_WTR;
736         chomp($line = <PARENT_RDR>);
737         print "Child Pid $$ just read this: `$line'\n";
738         print PARENT_WTR "Child Pid $$ is sending this\n";
739         close PARENT_RDR; close PARENT_WTR;
740         exit;
741     }
742
743 But you don't actually have to make two pipe calls.  If you
744 have the socketpair() system call, it will do this all for you.
745
746     #!/usr/bin/perl -w
747     # pipe2 - bidirectional communication using socketpair
748     #   "the best ones always go both ways"
749
750     use Socket;
751     use IO::Handle;     # thousands of lines just for autoflush :-(
752     # We say AF_UNIX because although *_LOCAL is the
753     # POSIX 1003.1g form of the constant, many machines
754     # still don't have it.
755     socketpair(CHILD, PARENT, AF_UNIX, SOCK_STREAM, PF_UNSPEC)
756                                 or  die "socketpair: $!";
757
758     CHILD->autoflush(1);
759     PARENT->autoflush(1);
760
761     if ($pid = fork) {
762         close PARENT;
763         print CHILD "Parent Pid $$ is sending this\n";
764         chomp($line = <CHILD>);
765         print "Parent Pid $$ just read this: `$line'\n";
766         close CHILD;
767         waitpid($pid,0);
768     } else {
769         die "cannot fork: $!" unless defined $pid;
770         close CHILD;
771         chomp($line = <PARENT>);
772         print "Child Pid $$ just read this: `$line'\n";
773         print PARENT "Child Pid $$ is sending this\n";
774         close PARENT;
775         exit;
776     }
777
778 =head1 Sockets: Client/Server Communication
779
780 While not limited to Unix-derived operating systems (e.g., WinSock on PCs
781 provides socket support, as do some VMS libraries), you may not have
782 sockets on your system, in which case this section probably isn't going to do
783 you much good.  With sockets, you can do both virtual circuits (i.e., TCP
784 streams) and datagrams (i.e., UDP packets).  You may be able to do even more
785 depending on your system.
786
787 The Perl function calls for dealing with sockets have the same names as
788 the corresponding system calls in C, but their arguments tend to differ
789 for two reasons: first, Perl filehandles work differently than C file
790 descriptors.  Second, Perl already knows the length of its strings, so you
791 don't need to pass that information.
792
793 One of the major problems with old socket code in Perl was that it used
794 hard-coded values for some of the constants, which severely hurt
795 portability.  If you ever see code that does anything like explicitly
796 setting C<$AF_INET = 2>, you know you're in for big trouble:  An
797 immeasurably superior approach is to use the C<Socket> module, which more
798 reliably grants access to various constants and functions you'll need.
799
800 If you're not writing a server/client for an existing protocol like
801 NNTP or SMTP, you should give some thought to how your server will
802 know when the client has finished talking, and vice-versa.  Most
803 protocols are based on one-line messages and responses (so one party
804 knows the other has finished when a "\n" is received) or multi-line
805 messages and responses that end with a period on an empty line
806 ("\n.\n" terminates a message/response).
807
808 =head2 Internet Line Terminators
809
810 The Internet line terminator is "\015\012".  Under ASCII variants of
811 Unix, that could usually be written as "\r\n", but under other systems,
812 "\r\n" might at times be "\015\015\012", "\012\012\015", or something
813 completely different.  The standards specify writing "\015\012" to be
814 conformant (be strict in what you provide), but they also recommend
815 accepting a lone "\012" on input (but be lenient in what you require).
816 We haven't always been very good about that in the code in this manpage,
817 but unless you're on a Mac, you'll probably be ok.
818
819 =head2 Internet TCP Clients and Servers
820
821 Use Internet-domain sockets when you want to do client-server
822 communication that might extend to machines outside of your own system.
823
824 Here's a sample TCP client using Internet-domain sockets:
825
826     #!/usr/bin/perl -w
827     use strict;
828     use Socket;
829     my ($remote,$port, $iaddr, $paddr, $proto, $line);
830
831     $remote  = shift || 'localhost';
832     $port    = shift || 2345;  # random port
833     if ($port =~ /\D/) { $port = getservbyname($port, 'tcp') }
834     die "No port" unless $port;
835     $iaddr   = inet_aton($remote)               || die "no host: $remote";
836     $paddr   = sockaddr_in($port, $iaddr);
837
838     $proto   = getprotobyname('tcp');
839     socket(SOCK, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)  || die "socket: $!";
840     connect(SOCK, $paddr)    || die "connect: $!";
841     while (defined($line = <SOCK>)) {
842         print $line;
843     }
844
845     close (SOCK)            || die "close: $!";
846     exit;
847
848 And here's a corresponding server to go along with it.  We'll
849 leave the address as INADDR_ANY so that the kernel can choose
850 the appropriate interface on multihomed hosts.  If you want sit
851 on a particular interface (like the external side of a gateway
852 or firewall machine), you should fill this in with your real address
853 instead.
854
855     #!/usr/bin/perl -Tw
856     use strict;
857     BEGIN { $ENV{PATH} = '/usr/ucb:/bin' }
858     use Socket;
859     use Carp;
860     my $EOL = "\015\012";
861
862     sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime, "\n" }
863
864     my $port = shift || 2345;
865     my $proto = getprotobyname('tcp');
866
867     ($port) = $port =~ /^(\d+)$/                        or die "invalid port";
868
869     socket(Server, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)        || die "socket: $!";
870     setsockopt(Server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
871                                         pack("l", 1))   || die "setsockopt: $!";
872     bind(Server, sockaddr_in($port, INADDR_ANY))        || die "bind: $!";
873     listen(Server,SOMAXCONN)                            || die "listen: $!";
874
875     logmsg "server started on port $port";
876
877     my $paddr;
878
879     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
880
881     for ( ; $paddr = accept(Client,Server); close Client) {
882         my($port,$iaddr) = sockaddr_in($paddr);
883         my $name = gethostbyaddr($iaddr,AF_INET);
884
885         logmsg "connection from $name [",
886                 inet_ntoa($iaddr), "]
887                 at port $port";
888
889         print Client "Hello there, $name, it's now ",
890                         scalar localtime, $EOL;
891     }
892
893 And here's a multithreaded version.  It's multithreaded in that
894 like most typical servers, it spawns (forks) a slave server to
895 handle the client request so that the master server can quickly
896 go back to service a new client.
897
898     #!/usr/bin/perl -Tw
899     use strict;
900     BEGIN { $ENV{PATH} = '/usr/ucb:/bin' }
901     use Socket;
902     use Carp;
903     my $EOL = "\015\012";
904
905     sub spawn;  # forward declaration
906     sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime, "\n" }
907
908     my $port = shift || 2345;
909     my $proto = getprotobyname('tcp');
910
911     ($port) = $port =~ /^(\d+)$/                        or die "invalid port";
912
913     socket(Server, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)        || die "socket: $!";
914     setsockopt(Server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
915                                         pack("l", 1))   || die "setsockopt: $!";
916     bind(Server, sockaddr_in($port, INADDR_ANY))        || die "bind: $!";
917     listen(Server,SOMAXCONN)                            || die "listen: $!";
918
919     logmsg "server started on port $port";
920
921     my $waitedpid = 0;
922     my $paddr;
923
924     use POSIX ":sys_wait_h";
925     use Errno;
926
927     sub REAPER {
928         local $!;   # don't let waitpid() overwrite current error
929         while ((my $pid = waitpid(-1,WNOHANG)) > 0 && WIFEXITED($?)) {
930             logmsg "reaped $waitedpid" . ($? ? " with exit $?" : '');
931         }
932         $SIG{CHLD} = \&REAPER;  # loathe sysV
933     }
934
935     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
936
937     while(1) {
938         $paddr = accept(Client, Server) || do {
939             # try again if accept() returned because a signal was received
940             next if $!{EINTR};
941             die "accept: $!";
942         };
943         my ($port, $iaddr) = sockaddr_in($paddr);
944         my $name = gethostbyaddr($iaddr, AF_INET);
945
946         logmsg "connection from $name [",
947                inet_ntoa($iaddr),
948                "] at port $port";
949
950         spawn sub {
951             $|=1;
952             print "Hello there, $name, it's now ", scalar localtime, $EOL;
953             exec '/usr/games/fortune'       # XXX: `wrong' line terminators
954                 or confess "can't exec fortune: $!";
955         };
956         close Client;
957     }
958
959     sub spawn {
960         my $coderef = shift;
961
962         unless (@_ == 0 && $coderef && ref($coderef) eq 'CODE') {
963             confess "usage: spawn CODEREF";
964         }
965
966         my $pid;
967         if (! defined($pid = fork)) {
968             logmsg "cannot fork: $!";
969             return;
970         } 
971         elsif ($pid) {
972             logmsg "begat $pid";
973             return; # I'm the parent
974         }
975         # else I'm the child -- go spawn
976
977         open(STDIN,  "<&Client")   || die "can't dup client to stdin";
978         open(STDOUT, ">&Client")   || die "can't dup client to stdout";
979         ## open(STDERR, ">&STDOUT") || die "can't dup stdout to stderr";
980         exit &$coderef();
981     }
982
983 This server takes the trouble to clone off a child version via fork()
984 for each incoming request.  That way it can handle many requests at
985 once, which you might not always want.  Even if you don't fork(), the
986 listen() will allow that many pending connections.  Forking servers
987 have to be particularly careful about cleaning up their dead children
988 (called "zombies" in Unix parlance), because otherwise you'll quickly
989 fill up your process table.  The REAPER subroutine is used here to
990 call waitpid() for any child processes that have finished, thereby
991 ensuring that they terminate cleanly and don't join the ranks of the
992 living dead.
993
994 Within the while loop we call accept() and check to see if it returns
995 a false value.  This would normally indicate a system error that needs
996 to be reported.  However the introduction of safe signals (see
997 L</Deferred Signals (Safe Signals)> above) in Perl 5.7.3 means that
998 accept() may also be interrupted when the process receives a signal.
999 This typically happens when one of the forked sub-processes exits and
1000 notifies the parent process with a CHLD signal.  
1001
1002 If accept() is interrupted by a signal then $! will be set to EINTR.
1003 If this happens then we can safely continue to the next iteration of
1004 the loop and another call to accept().  It is important that your
1005 signal handling code doesn't modify the value of $! or this test will
1006 most likely fail.  In the REAPER subroutine we create a local version
1007 of $! before calling waitpid().  When waitpid() sets $! to ECHILD (as
1008 it inevitably does when it has no more children waiting), it will
1009 update the local copy leaving the original unchanged.
1010
1011 We suggest that you use the B<-T> flag to use taint checking (see L<perlsec>)
1012 even if we aren't running setuid or setgid.  This is always a good idea
1013 for servers and other programs run on behalf of someone else (like CGI
1014 scripts), because it lessens the chances that people from the outside will
1015 be able to compromise your system.
1016
1017 Let's look at another TCP client.  This one connects to the TCP "time"
1018 service on a number of different machines and shows how far their clocks
1019 differ from the system on which it's being run:
1020
1021     #!/usr/bin/perl  -w
1022     use strict;
1023     use Socket;
1024
1025     my $SECS_of_70_YEARS = 2208988800;
1026     sub ctime { scalar localtime(shift) }
1027
1028     my $iaddr = gethostbyname('localhost');
1029     my $proto = getprotobyname('tcp');
1030     my $port = getservbyname('time', 'tcp');
1031     my $paddr = sockaddr_in(0, $iaddr);
1032     my($host);
1033
1034     $| = 1;
1035     printf "%-24s %8s %s\n",  "localhost", 0, ctime(time());
1036
1037     foreach $host (@ARGV) {
1038         printf "%-24s ", $host;
1039         my $hisiaddr = inet_aton($host)     || die "unknown host";
1040         my $hispaddr = sockaddr_in($port, $hisiaddr);
1041         socket(SOCKET, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)   || die "socket: $!";
1042         connect(SOCKET, $hispaddr)          || die "bind: $!";
1043         my $rtime = '    ';
1044         read(SOCKET, $rtime, 4);
1045         close(SOCKET);
1046         my $histime = unpack("N", $rtime) - $SECS_of_70_YEARS;
1047         printf "%8d %s\n", $histime - time, ctime($histime);
1048     }
1049
1050 =head2 Unix-Domain TCP Clients and Servers
1051
1052 That's fine for Internet-domain clients and servers, but what about local
1053 communications?  While you can use the same setup, sometimes you don't
1054 want to.  Unix-domain sockets are local to the current host, and are often
1055 used internally to implement pipes.  Unlike Internet domain sockets, Unix
1056 domain sockets can show up in the file system with an ls(1) listing.
1057
1058     % ls -l /dev/log
1059     srw-rw-rw-  1 root            0 Oct 31 07:23 /dev/log
1060
1061 You can test for these with Perl's B<-S> file test:
1062
1063     unless ( -S '/dev/log' ) {
1064         die "something's wicked with the log system";
1065     }
1066
1067 Here's a sample Unix-domain client:
1068
1069     #!/usr/bin/perl -w
1070     use Socket;
1071     use strict;
1072     my ($rendezvous, $line);
1073
1074     $rendezvous = shift || 'catsock';
1075     socket(SOCK, PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)       || die "socket: $!";
1076     connect(SOCK, sockaddr_un($rendezvous))     || die "connect: $!";
1077     while (defined($line = <SOCK>)) {
1078         print $line;
1079     }
1080     exit;
1081
1082 And here's a corresponding server.  You don't have to worry about silly
1083 network terminators here because Unix domain sockets are guaranteed
1084 to be on the localhost, and thus everything works right.
1085
1086     #!/usr/bin/perl -Tw
1087     use strict;
1088     use Socket;
1089     use Carp;
1090
1091     BEGIN { $ENV{PATH} = '/usr/ucb:/bin' }
1092     sub spawn;  # forward declaration
1093     sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime, "\n" }
1094
1095     my $NAME = 'catsock';
1096     my $uaddr = sockaddr_un($NAME);
1097     my $proto = getprotobyname('tcp');
1098
1099     socket(Server,PF_UNIX,SOCK_STREAM,0)        || die "socket: $!";
1100     unlink($NAME);
1101     bind  (Server, $uaddr)                      || die "bind: $!";
1102     listen(Server,SOMAXCONN)                    || die "listen: $!";
1103
1104     logmsg "server started on $NAME";
1105
1106     my $waitedpid;
1107
1108     use POSIX ":sys_wait_h";
1109     sub REAPER {
1110         my $child;
1111         while (($waitedpid = waitpid(-1,WNOHANG)) > 0) {
1112             logmsg "reaped $waitedpid" . ($? ? " with exit $?" : '');
1113         }
1114         $SIG{CHLD} = \&REAPER;  # loathe sysV
1115     }
1116
1117     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
1118
1119
1120     for ( $waitedpid = 0;
1121           accept(Client,Server) || $waitedpid;
1122           $waitedpid = 0, close Client)
1123     {
1124         next if $waitedpid;
1125         logmsg "connection on $NAME";
1126         spawn sub {
1127             print "Hello there, it's now ", scalar localtime, "\n";
1128             exec '/usr/games/fortune' or die "can't exec fortune: $!";
1129         };
1130     }
1131
1132     sub spawn {
1133         my $coderef = shift;
1134
1135         unless (@_ == 0 && $coderef && ref($coderef) eq 'CODE') {
1136             confess "usage: spawn CODEREF";
1137         }
1138
1139         my $pid;
1140         if (!defined($pid = fork)) {
1141             logmsg "cannot fork: $!";
1142             return;
1143         } elsif ($pid) {
1144             logmsg "begat $pid";
1145             return; # I'm the parent
1146         }
1147         # else I'm the child -- go spawn
1148
1149         open(STDIN,  "<&Client")   || die "can't dup client to stdin";
1150         open(STDOUT, ">&Client")   || die "can't dup client to stdout";
1151         ## open(STDERR, ">&STDOUT") || die "can't dup stdout to stderr";
1152         exit &$coderef();
1153     }
1154
1155 As you see, it's remarkably similar to the Internet domain TCP server, so
1156 much so, in fact, that we've omitted several duplicate functions--spawn(),
1157 logmsg(), ctime(), and REAPER()--which are exactly the same as in the
1158 other server.
1159
1160 So why would you ever want to use a Unix domain socket instead of a
1161 simpler named pipe?  Because a named pipe doesn't give you sessions.  You
1162 can't tell one process's data from another's.  With socket programming,
1163 you get a separate session for each client: that's why accept() takes two
1164 arguments.
1165
1166 For example, let's say that you have a long running database server daemon
1167 that you want folks from the World Wide Web to be able to access, but only
1168 if they go through a CGI interface.  You'd have a small, simple CGI
1169 program that does whatever checks and logging you feel like, and then acts
1170 as a Unix-domain client and connects to your private server.
1171
1172 =head1 TCP Clients with IO::Socket
1173
1174 For those preferring a higher-level interface to socket programming, the
1175 IO::Socket module provides an object-oriented approach.  IO::Socket is
1176 included as part of the standard Perl distribution as of the 5.004
1177 release.  If you're running an earlier version of Perl, just fetch
1178 IO::Socket from CPAN, where you'll also find modules providing easy
1179 interfaces to the following systems: DNS, FTP, Ident (RFC 931), NIS and
1180 NISPlus, NNTP, Ping, POP3, SMTP, SNMP, SSLeay, Telnet, and Time--just
1181 to name a few.
1182
1183 =head2 A Simple Client
1184
1185 Here's a client that creates a TCP connection to the "daytime"
1186 service at port 13 of the host name "localhost" and prints out everything
1187 that the server there cares to provide.
1188
1189     #!/usr/bin/perl -w
1190     use IO::Socket;
1191     $remote = IO::Socket::INET->new(
1192                         Proto    => "tcp",
1193                         PeerAddr => "localhost",
1194                         PeerPort => "daytime(13)",
1195                     )
1196                   or die "cannot connect to daytime port at localhost";
1197     while ( <$remote> ) { print }
1198
1199 When you run this program, you should get something back that
1200 looks like this:
1201
1202     Wed May 14 08:40:46 MDT 1997
1203
1204 Here are what those parameters to the C<new> constructor mean:
1205
1206 =over 4
1207
1208 =item C<Proto>
1209
1210 This is which protocol to use.  In this case, the socket handle returned
1211 will be connected to a TCP socket, because we want a stream-oriented
1212 connection, that is, one that acts pretty much like a plain old file.
1213 Not all sockets are this of this type.  For example, the UDP protocol
1214 can be used to make a datagram socket, used for message-passing.
1215
1216 =item C<PeerAddr>
1217
1218 This is the name or Internet address of the remote host the server is
1219 running on.  We could have specified a longer name like C<"www.perl.com">,
1220 or an address like C<"204.148.40.9">.  For demonstration purposes, we've
1221 used the special hostname C<"localhost">, which should always mean the
1222 current machine you're running on.  The corresponding Internet address
1223 for localhost is C<"127.1">, if you'd rather use that.
1224
1225 =item C<PeerPort>
1226
1227 This is the service name or port number we'd like to connect to.
1228 We could have gotten away with using just C<"daytime"> on systems with a
1229 well-configured system services file,[FOOTNOTE: The system services file
1230 is in I</etc/services> under Unix] but just in case, we've specified the
1231 port number (13) in parentheses.  Using just the number would also have
1232 worked, but constant numbers make careful programmers nervous.
1233
1234 =back
1235
1236 Notice how the return value from the C<new> constructor is used as
1237 a filehandle in the C<while> loop?  That's what's called an indirect
1238 filehandle, a scalar variable containing a filehandle.  You can use
1239 it the same way you would a normal filehandle.  For example, you
1240 can read one line from it this way:
1241
1242     $line = <$handle>;
1243
1244 all remaining lines from is this way:
1245
1246     @lines = <$handle>;
1247
1248 and send a line of data to it this way:
1249
1250     print $handle "some data\n";
1251
1252 =head2 A Webget Client
1253
1254 Here's a simple client that takes a remote host to fetch a document
1255 from, and then a list of documents to get from that host.  This is a
1256 more interesting client than the previous one because it first sends
1257 something to the server before fetching the server's response.
1258
1259     #!/usr/bin/perl -w
1260     use IO::Socket;
1261     unless (@ARGV > 1) { die "usage: $0 host document ..." }
1262     $host = shift(@ARGV);
1263     $EOL = "\015\012";
1264     $BLANK = $EOL x 2;
1265     foreach $document ( @ARGV ) {
1266         $remote = IO::Socket::INET->new( Proto     => "tcp",
1267                                          PeerAddr  => $host,
1268                                          PeerPort  => "http(80)",
1269                                         );
1270         unless ($remote) { die "cannot connect to http daemon on $host" }
1271         $remote->autoflush(1);
1272         print $remote "GET $document HTTP/1.0" . $BLANK;
1273         while ( <$remote> ) { print }
1274         close $remote;
1275     }
1276
1277 The web server handing the "http" service, which is assumed to be at
1278 its standard port, number 80.  If the web server you're trying to
1279 connect to is at a different port (like 1080 or 8080), you should specify
1280 as the named-parameter pair, C<< PeerPort => 8080 >>.  The C<autoflush>
1281 method is used on the socket because otherwise the system would buffer
1282 up the output we sent it.  (If you're on a Mac, you'll also need to
1283 change every C<"\n"> in your code that sends data over the network to
1284 be a C<"\015\012"> instead.)
1285
1286 Connecting to the server is only the first part of the process: once you
1287 have the connection, you have to use the server's language.  Each server
1288 on the network has its own little command language that it expects as
1289 input.  The string that we send to the server starting with "GET" is in
1290 HTTP syntax.  In this case, we simply request each specified document.
1291 Yes, we really are making a new connection for each document, even though
1292 it's the same host.  That's the way you always used to have to speak HTTP.
1293 Recent versions of web browsers may request that the remote server leave
1294 the connection open a little while, but the server doesn't have to honor
1295 such a request.
1296
1297 Here's an example of running that program, which we'll call I<webget>:
1298
1299     % webget www.perl.com /guanaco.html
1300     HTTP/1.1 404 File Not Found
1301     Date: Thu, 08 May 1997 18:02:32 GMT
1302     Server: Apache/1.2b6
1303     Connection: close
1304     Content-type: text/html
1305
1306     <HEAD><TITLE>404 File Not Found</TITLE></HEAD>
1307     <BODY><H1>File Not Found</H1>
1308     The requested URL /guanaco.html was not found on this server.<P>
1309     </BODY>
1310
1311 Ok, so that's not very interesting, because it didn't find that
1312 particular document.  But a long response wouldn't have fit on this page.
1313
1314 For a more fully-featured version of this program, you should look to
1315 the I<lwp-request> program included with the LWP modules from CPAN.
1316
1317 =head2 Interactive Client with IO::Socket
1318
1319 Well, that's all fine if you want to send one command and get one answer,
1320 but what about setting up something fully interactive, somewhat like
1321 the way I<telnet> works?  That way you can type a line, get the answer,
1322 type a line, get the answer, etc.
1323
1324 This client is more complicated than the two we've done so far, but if
1325 you're on a system that supports the powerful C<fork> call, the solution
1326 isn't that rough.  Once you've made the connection to whatever service
1327 you'd like to chat with, call C<fork> to clone your process.  Each of
1328 these two identical process has a very simple job to do: the parent
1329 copies everything from the socket to standard output, while the child
1330 simultaneously copies everything from standard input to the socket.
1331 To accomplish the same thing using just one process would be I<much>
1332 harder, because it's easier to code two processes to do one thing than it
1333 is to code one process to do two things.  (This keep-it-simple principle
1334 a cornerstones of the Unix philosophy, and good software engineering as
1335 well, which is probably why it's spread to other systems.)
1336
1337 Here's the code:
1338
1339     #!/usr/bin/perl -w
1340     use strict;
1341     use IO::Socket;
1342     my ($host, $port, $kidpid, $handle, $line);
1343
1344     unless (@ARGV == 2) { die "usage: $0 host port" }
1345     ($host, $port) = @ARGV;
1346
1347     # create a tcp connection to the specified host and port
1348     $handle = IO::Socket::INET->new(Proto     => "tcp",
1349                                     PeerAddr  => $host,
1350                                     PeerPort  => $port)
1351            or die "can't connect to port $port on $host: $!";
1352
1353     $handle->autoflush(1);              # so output gets there right away
1354     print STDERR "[Connected to $host:$port]\n";
1355
1356     # split the program into two processes, identical twins
1357     die "can't fork: $!" unless defined($kidpid = fork());
1358
1359     # the if{} block runs only in the parent process
1360     if ($kidpid) {
1361         # copy the socket to standard output
1362         while (defined ($line = <$handle>)) {
1363             print STDOUT $line;
1364         }
1365         kill("TERM", $kidpid);                  # send SIGTERM to child
1366     }
1367     # the else{} block runs only in the child process
1368     else {
1369         # copy standard input to the socket
1370         while (defined ($line = <STDIN>)) {
1371             print $handle $line;
1372         }
1373     }
1374
1375 The C<kill> function in the parent's C<if> block is there to send a
1376 signal to our child process (current running in the C<else> block)
1377 as soon as the remote server has closed its end of the connection.
1378
1379 If the remote server sends data a byte at time, and you need that
1380 data immediately without waiting for a newline (which might not happen),
1381 you may wish to replace the C<while> loop in the parent with the
1382 following:
1383
1384     my $byte;
1385     while (sysread($handle, $byte, 1) == 1) {
1386         print STDOUT $byte;
1387     }
1388
1389 Making a system call for each byte you want to read is not very efficient
1390 (to put it mildly) but is the simplest to explain and works reasonably
1391 well.
1392
1393 =head1 TCP Servers with IO::Socket
1394
1395 As always, setting up a server is little bit more involved than running a client.
1396 The model is that the server creates a special kind of socket that
1397 does nothing but listen on a particular port for incoming connections.
1398 It does this by calling the C<< IO::Socket::INET->new() >> method with
1399 slightly different arguments than the client did.
1400
1401 =over 4
1402
1403 =item Proto
1404
1405 This is which protocol to use.  Like our clients, we'll
1406 still specify C<"tcp"> here.
1407
1408 =item LocalPort
1409
1410 We specify a local
1411 port in the C<LocalPort> argument, which we didn't do for the client.
1412 This is service name or port number for which you want to be the
1413 server. (Under Unix, ports under 1024 are restricted to the
1414 superuser.)  In our sample, we'll use port 9000, but you can use
1415 any port that's not currently in use on your system.  If you try
1416 to use one already in used, you'll get an "Address already in use"
1417 message.  Under Unix, the C<netstat -a> command will show
1418 which services current have servers.
1419
1420 =item Listen
1421
1422 The C<Listen> parameter is set to the maximum number of
1423 pending connections we can accept until we turn away incoming clients.
1424 Think of it as a call-waiting queue for your telephone.
1425 The low-level Socket module has a special symbol for the system maximum, which
1426 is SOMAXCONN.
1427
1428 =item Reuse
1429
1430 The C<Reuse> parameter is needed so that we restart our server
1431 manually without waiting a few minutes to allow system buffers to
1432 clear out.
1433
1434 =back
1435
1436 Once the generic server socket has been created using the parameters
1437 listed above, the server then waits for a new client to connect
1438 to it.  The server blocks in the C<accept> method, which eventually accepts a
1439 bidirectional connection from the remote client.  (Make sure to autoflush
1440 this handle to circumvent buffering.)
1441
1442 To add to user-friendliness, our server prompts the user for commands.
1443 Most servers don't do this.  Because of the prompt without a newline,
1444 you'll have to use the C<sysread> variant of the interactive client above.
1445
1446 This server accepts one of five different commands, sending output
1447 back to the client.  Note that unlike most network servers, this one
1448 only handles one incoming client at a time.  Multithreaded servers are
1449 covered in Chapter 6 of the Camel.
1450
1451 Here's the code.  We'll
1452
1453  #!/usr/bin/perl -w
1454  use IO::Socket;
1455  use Net::hostent;              # for OO version of gethostbyaddr
1456
1457  $PORT = 9000;                  # pick something not in use
1458
1459  $server = IO::Socket::INET->new( Proto     => 'tcp',
1460                                   LocalPort => $PORT,
1461                                   Listen    => SOMAXCONN,
1462                                   Reuse     => 1);
1463
1464  die "can't setup server" unless $server;
1465  print "[Server $0 accepting clients]\n";
1466
1467  while ($client = $server->accept()) {
1468    $client->autoflush(1);
1469    print $client "Welcome to $0; type help for command list.\n";
1470    $hostinfo = gethostbyaddr($client->peeraddr);
1471    printf "[Connect from %s]\n", $hostinfo ? $hostinfo->name : $client->peerhost;
1472    print $client "Command? ";
1473    while ( <$client>) {
1474      next unless /\S/;       # blank line
1475      if    (/quit|exit/i)    { last;                                     }
1476      elsif (/date|time/i)    { printf $client "%s\n", scalar localtime;  }
1477      elsif (/who/i )         { print  $client `who 2>&1`;                }
1478      elsif (/cookie/i )      { print  $client `/usr/games/fortune 2>&1`; }
1479      elsif (/motd/i )        { print  $client `cat /etc/motd 2>&1`;      }
1480      else {
1481        print $client "Commands: quit date who cookie motd\n";
1482      }
1483    } continue {
1484       print $client "Command? ";
1485    }
1486    close $client;
1487  }
1488
1489 =head1 UDP: Message Passing
1490
1491 Another kind of client-server setup is one that uses not connections, but
1492 messages.  UDP communications involve much lower overhead but also provide
1493 less reliability, as there are no promises that messages will arrive at
1494 all, let alone in order and unmangled.  Still, UDP offers some advantages
1495 over TCP, including being able to "broadcast" or "multicast" to a whole
1496 bunch of destination hosts at once (usually on your local subnet).  If you
1497 find yourself overly concerned about reliability and start building checks
1498 into your message system, then you probably should use just TCP to start
1499 with.
1500
1501 Note that UDP datagrams are I<not> a bytestream and should not be treated
1502 as such. This makes using I/O mechanisms with internal buffering
1503 like stdio (i.e. print() and friends) especially cumbersome. Use syswrite(),
1504 or better send(), like in the example below.
1505
1506 Here's a UDP program similar to the sample Internet TCP client given
1507 earlier.  However, instead of checking one host at a time, the UDP version
1508 will check many of them asynchronously by simulating a multicast and then
1509 using select() to do a timed-out wait for I/O.  To do something similar
1510 with TCP, you'd have to use a different socket handle for each host.
1511
1512     #!/usr/bin/perl -w
1513     use strict;
1514     use Socket;
1515     use Sys::Hostname;
1516
1517     my ( $count, $hisiaddr, $hispaddr, $histime,
1518          $host, $iaddr, $paddr, $port, $proto,
1519          $rin, $rout, $rtime, $SECS_of_70_YEARS);
1520
1521     $SECS_of_70_YEARS      = 2208988800;
1522
1523     $iaddr = gethostbyname(hostname());
1524     $proto = getprotobyname('udp');
1525     $port = getservbyname('time', 'udp');
1526     $paddr = sockaddr_in(0, $iaddr); # 0 means let kernel pick
1527
1528     socket(SOCKET, PF_INET, SOCK_DGRAM, $proto)   || die "socket: $!";
1529     bind(SOCKET, $paddr)                          || die "bind: $!";
1530
1531     $| = 1;
1532     printf "%-12s %8s %s\n",  "localhost", 0, scalar localtime time;
1533     $count = 0;
1534     for $host (@ARGV) {
1535         $count++;
1536         $hisiaddr = inet_aton($host)    || die "unknown host";
1537         $hispaddr = sockaddr_in($port, $hisiaddr);
1538         defined(send(SOCKET, 0, 0, $hispaddr))    || die "send $host: $!";
1539     }
1540
1541     $rin = '';
1542     vec($rin, fileno(SOCKET), 1) = 1;
1543
1544     # timeout after 10.0 seconds
1545     while ($count && select($rout = $rin, undef, undef, 10.0)) {
1546         $rtime = '';
1547         ($hispaddr = recv(SOCKET, $rtime, 4, 0))        || die "recv: $!";
1548         ($port, $hisiaddr) = sockaddr_in($hispaddr);
1549         $host = gethostbyaddr($hisiaddr, AF_INET);
1550         $histime = unpack("N", $rtime) - $SECS_of_70_YEARS;
1551         printf "%-12s ", $host;
1552         printf "%8d %s\n", $histime - time, scalar localtime($histime);
1553         $count--;
1554     }
1555
1556 Note that this example does not include any retries and may consequently
1557 fail to contact a reachable host. The most prominent reason for this
1558 is congestion of the queues on the sending host if the number of
1559 list of hosts to contact is sufficiently large.
1560
1561 =head1 SysV IPC
1562
1563 While System V IPC isn't so widely used as sockets, it still has some
1564 interesting uses.  You can't, however, effectively use SysV IPC or
1565 Berkeley mmap() to have shared memory so as to share a variable amongst
1566 several processes.  That's because Perl would reallocate your string when
1567 you weren't wanting it to.
1568
1569 Here's a small example showing shared memory usage.
1570
1571     use IPC::SysV qw(IPC_PRIVATE IPC_RMID S_IRUSR S_IWUSR);
1572
1573     $size = 2000;
1574     $id = shmget(IPC_PRIVATE, $size, S_IRUSR|S_IWUSR) || die "$!";
1575     print "shm key $id\n";
1576
1577     $message = "Message #1";
1578     shmwrite($id, $message, 0, 60) || die "$!";
1579     print "wrote: '$message'\n";
1580     shmread($id, $buff, 0, 60) || die "$!";
1581     print "read : '$buff'\n";
1582
1583     # the buffer of shmread is zero-character end-padded.
1584     substr($buff, index($buff, "\0")) = '';
1585     print "un" unless $buff eq $message;
1586     print "swell\n";
1587
1588     print "deleting shm $id\n";
1589     shmctl($id, IPC_RMID, 0) || die "$!";
1590
1591 Here's an example of a semaphore:
1592
1593     use IPC::SysV qw(IPC_CREAT);
1594
1595     $IPC_KEY = 1234;
1596     $id = semget($IPC_KEY, 10, 0666 | IPC_CREAT ) || die "$!";
1597     print "shm key $id\n";
1598
1599 Put this code in a separate file to be run in more than one process.
1600 Call the file F<take>:
1601
1602     # create a semaphore
1603
1604     $IPC_KEY = 1234;
1605     $id = semget($IPC_KEY,  0 , 0 );
1606     die if !defined($id);
1607
1608     $semnum = 0;
1609     $semflag = 0;
1610
1611     # 'take' semaphore
1612     # wait for semaphore to be zero
1613     $semop = 0;
1614     $opstring1 = pack("s!s!s!", $semnum, $semop, $semflag);
1615
1616     # Increment the semaphore count
1617     $semop = 1;
1618     $opstring2 = pack("s!s!s!", $semnum, $semop,  $semflag);
1619     $opstring = $opstring1 . $opstring2;
1620
1621     semop($id,$opstring) || die "$!";
1622
1623 Put this code in a separate file to be run in more than one process.
1624 Call this file F<give>:
1625
1626     # 'give' the semaphore
1627     # run this in the original process and you will see
1628     # that the second process continues
1629
1630     $IPC_KEY = 1234;
1631     $id = semget($IPC_KEY, 0, 0);
1632     die if !defined($id);
1633
1634     $semnum = 0;
1635     $semflag = 0;
1636
1637     # Decrement the semaphore count
1638     $semop = -1;
1639     $opstring = pack("s!s!s!", $semnum, $semop, $semflag);
1640
1641     semop($id,$opstring) || die "$!";
1642
1643 The SysV IPC code above was written long ago, and it's definitely
1644 clunky looking.  For a more modern look, see the IPC::SysV module
1645 which is included with Perl starting from Perl 5.005.
1646
1647 A small example demonstrating SysV message queues:
1648
1649     use IPC::SysV qw(IPC_PRIVATE IPC_RMID IPC_CREAT S_IRUSR S_IWUSR);
1650
1651     my $id = msgget(IPC_PRIVATE, IPC_CREAT | S_IRUSR | S_IWUSR);
1652
1653     my $sent = "message";
1654     my $type_sent = 1234;
1655     my $rcvd;
1656     my $type_rcvd;
1657
1658     if (defined $id) {
1659         if (msgsnd($id, pack("l! a*", $type_sent, $sent), 0)) {
1660             if (msgrcv($id, $rcvd, 60, 0, 0)) {
1661                 ($type_rcvd, $rcvd) = unpack("l! a*", $rcvd);
1662                 if ($rcvd eq $sent) {
1663                     print "okay\n";
1664                 } else {
1665                     print "not okay\n";
1666                 }
1667             } else {
1668                 die "# msgrcv failed\n";
1669             }
1670         } else {
1671             die "# msgsnd failed\n";
1672         }
1673         msgctl($id, IPC_RMID, 0) || die "# msgctl failed: $!\n";
1674     } else {
1675         die "# msgget failed\n";
1676     }
1677
1678 =head1 NOTES
1679
1680 Most of these routines quietly but politely return C<undef> when they
1681 fail instead of causing your program to die right then and there due to
1682 an uncaught exception.  (Actually, some of the new I<Socket> conversion
1683 functions  croak() on bad arguments.)  It is therefore essential to
1684 check return values from these functions.  Always begin your socket
1685 programs this way for optimal success, and don't forget to add B<-T>
1686 taint checking flag to the #! line for servers:
1687
1688     #!/usr/bin/perl -Tw
1689     use strict;
1690     use sigtrap;
1691     use Socket;
1692
1693 =head1 BUGS
1694
1695 All these routines create system-specific portability problems.  As noted
1696 elsewhere, Perl is at the mercy of your C libraries for much of its system
1697 behaviour.  It's probably safest to assume broken SysV semantics for
1698 signals and to stick with simple TCP and UDP socket operations; e.g., don't
1699 try to pass open file descriptors over a local UDP datagram socket if you
1700 want your code to stand a chance of being portable.
1701
1702 =head1 AUTHOR
1703
1704 Tom Christiansen, with occasional vestiges of Larry Wall's original
1705 version and suggestions from the Perl Porters.
1706
1707 =head1 SEE ALSO
1708
1709 There's a lot more to networking than this, but this should get you
1710 started.
1711
1712 For intrepid programmers, the indispensable textbook is I<Unix
1713 Network Programming, 2nd Edition, Volume 1> by W. Richard Stevens
1714 (published by Prentice-Hall).  Note that most books on networking
1715 address the subject from the perspective of a C programmer; translation
1716 to Perl is left as an exercise for the reader.
1717
1718 The IO::Socket(3) manpage describes the object library, and the Socket(3)
1719 manpage describes the low-level interface to sockets.  Besides the obvious
1720 functions in L<perlfunc>, you should also check out the F<modules> file
1721 at your nearest CPAN site.  (See L<perlmodlib> or best yet, the F<Perl
1722 FAQ> for a description of what CPAN is and where to get it.)
1723
1724 Section 5 of the F<modules> file is devoted to "Networking, Device Control
1725 (modems), and Interprocess Communication", and contains numerous unbundled
1726 modules numerous networking modules, Chat and Expect operations, CGI
1727 programming, DCE, FTP, IPC, NNTP, Proxy, Ptty, RPC, SNMP, SMTP, Telnet,
1728 Threads, and ToolTalk--just to name a few.