This is a live mirror of the Perl 5 development currently hosted at https://github.com/perl/perl5
Document clearly that "_" is always in package "main".
[perl5.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{PIPE} = sub { die "whoops, $program pipe broke" };
559
560     if ($pid) {  # parent
561         for (@data) {
562             print KID_TO_WRITE;
563         }
564         close(KID_TO_WRITE) || warn "kid exited $?";
565
566     } else {     # child
567         ($EUID, $EGID) = ($UID, $GID);
568         exec($program, @options, @args)
569             || die "can't exec program: $!";
570         # NOTREACHED
571     }
572
573 Since Perl 5.8.0, you can also use the list form of C<open> for pipes :
574 the syntax
575
576     open KID_PS, "-|", "ps", "aux" or die $!;
577
578 forks the ps(1) command (without spawning a shell, as there are more than
579 three arguments to open()), and reads its standard output via the
580 C<KID_PS> filehandle.  The corresponding syntax to read from command
581 pipes (with C<"|-"> in place of C<"-|">) is also implemented.
582
583 Note that these operations are full Unix forks, which means they may not be
584 correctly implemented on alien systems.  Additionally, these are not true
585 multithreading.  If you'd like to learn more about threading, see the
586 F<modules> file mentioned below in the SEE ALSO section.
587
588 =head2 Bidirectional Communication with Another Process
589
590 While this works reasonably well for unidirectional communication, what
591 about bidirectional communication?  The obvious thing you'd like to do
592 doesn't actually work:
593
594     open(PROG_FOR_READING_AND_WRITING, "| some program |")
595
596 and if you forget to use the C<use warnings> pragma or the B<-w> flag,
597 then you'll miss out entirely on the diagnostic message:
598
599     Can't do bidirectional pipe at -e line 1.
600
601 If you really want to, you can use the standard open2() library function
602 to catch both ends.  There's also an open3() for tridirectional I/O so you
603 can also catch your child's STDERR, but doing so would then require an
604 awkward select() loop and wouldn't allow you to use normal Perl input
605 operations.
606
607 If you look at its source, you'll see that open2() uses low-level
608 primitives like Unix pipe() and exec() calls to create all the connections.
609 While it might have been slightly more efficient by using socketpair(), it
610 would have then been even less portable than it already is.  The open2()
611 and open3() functions are  unlikely to work anywhere except on a Unix
612 system or some other one purporting to be POSIX compliant.
613
614 Here's an example of using open2():
615
616     use FileHandle;
617     use IPC::Open2;
618     $pid = open2(*Reader, *Writer, "cat -u -n" );
619     print Writer "stuff\n";
620     $got = <Reader>;
621
622 The problem with this is that Unix buffering is really going to
623 ruin your day.  Even though your C<Writer> filehandle is auto-flushed,
624 and the process on the other end will get your data in a timely manner,
625 you can't usually do anything to force it to give it back to you
626 in a similarly quick fashion.  In this case, we could, because we
627 gave I<cat> a B<-u> flag to make it unbuffered.  But very few Unix
628 commands are designed to operate over pipes, so this seldom works
629 unless you yourself wrote the program on the other end of the
630 double-ended pipe.
631
632 A solution to this is the nonstandard F<Comm.pl> library.  It uses
633 pseudo-ttys to make your program behave more reasonably:
634
635     require 'Comm.pl';
636     $ph = open_proc('cat -n');
637     for (1..10) {
638         print $ph "a line\n";
639         print "got back ", scalar <$ph>;
640     }
641
642 This way you don't have to have control over the source code of the
643 program you're using.  The F<Comm> library also has expect()
644 and interact() functions.  Find the library (and we hope its
645 successor F<IPC::Chat>) at your nearest CPAN archive as detailed
646 in the SEE ALSO section below.
647
648 The newer Expect.pm module from CPAN also addresses this kind of thing.
649 This module requires two other modules from CPAN: IO::Pty and IO::Stty.
650 It sets up a pseudo-terminal to interact with programs that insist on
651 using talking to the terminal device driver.  If your system is
652 amongst those supported, this may be your best bet.
653
654 =head2 Bidirectional Communication with Yourself
655
656 If you want, you may make low-level pipe() and fork()
657 to stitch this together by hand.  This example only
658 talks to itself, but you could reopen the appropriate
659 handles to STDIN and STDOUT and call other processes.
660
661     #!/usr/bin/perl -w
662     # pipe1 - bidirectional communication using two pipe pairs
663     #         designed for the socketpair-challenged
664     use IO::Handle;     # thousands of lines just for autoflush :-(
665     pipe(PARENT_RDR, CHILD_WTR);                # XXX: failure?
666     pipe(CHILD_RDR,  PARENT_WTR);               # XXX: failure?
667     CHILD_WTR->autoflush(1);
668     PARENT_WTR->autoflush(1);
669
670     if ($pid = fork) {
671         close PARENT_RDR; close PARENT_WTR;
672         print CHILD_WTR "Parent Pid $$ is sending this\n";
673         chomp($line = <CHILD_RDR>);
674         print "Parent Pid $$ just read this: `$line'\n";
675         close CHILD_RDR; close CHILD_WTR;
676         waitpid($pid,0);
677     } else {
678         die "cannot fork: $!" unless defined $pid;
679         close CHILD_RDR; close CHILD_WTR;
680         chomp($line = <PARENT_RDR>);
681         print "Child Pid $$ just read this: `$line'\n";
682         print PARENT_WTR "Child Pid $$ is sending this\n";
683         close PARENT_RDR; close PARENT_WTR;
684         exit;
685     }
686
687 But you don't actually have to make two pipe calls.  If you
688 have the socketpair() system call, it will do this all for you.
689
690     #!/usr/bin/perl -w
691     # pipe2 - bidirectional communication using socketpair
692     #   "the best ones always go both ways"
693
694     use Socket;
695     use IO::Handle;     # thousands of lines just for autoflush :-(
696     # We say AF_UNIX because although *_LOCAL is the
697     # POSIX 1003.1g form of the constant, many machines
698     # still don't have it.
699     socketpair(CHILD, PARENT, AF_UNIX, SOCK_STREAM, PF_UNSPEC)
700                                 or  die "socketpair: $!";
701
702     CHILD->autoflush(1);
703     PARENT->autoflush(1);
704
705     if ($pid = fork) {
706         close PARENT;
707         print CHILD "Parent Pid $$ is sending this\n";
708         chomp($line = <CHILD>);
709         print "Parent Pid $$ just read this: `$line'\n";
710         close CHILD;
711         waitpid($pid,0);
712     } else {
713         die "cannot fork: $!" unless defined $pid;
714         close CHILD;
715         chomp($line = <PARENT>);
716         print "Child Pid $$ just read this: `$line'\n";
717         print PARENT "Child Pid $$ is sending this\n";
718         close PARENT;
719         exit;
720     }
721
722 =head1 Sockets: Client/Server Communication
723
724 While not limited to Unix-derived operating systems (e.g., WinSock on PCs
725 provides socket support, as do some VMS libraries), you may not have
726 sockets on your system, in which case this section probably isn't going to do
727 you much good.  With sockets, you can do both virtual circuits (i.e., TCP
728 streams) and datagrams (i.e., UDP packets).  You may be able to do even more
729 depending on your system.
730
731 The Perl function calls for dealing with sockets have the same names as
732 the corresponding system calls in C, but their arguments tend to differ
733 for two reasons: first, Perl filehandles work differently than C file
734 descriptors.  Second, Perl already knows the length of its strings, so you
735 don't need to pass that information.
736
737 One of the major problems with old socket code in Perl was that it used
738 hard-coded values for some of the constants, which severely hurt
739 portability.  If you ever see code that does anything like explicitly
740 setting C<$AF_INET = 2>, you know you're in for big trouble:  An
741 immeasurably superior approach is to use the C<Socket> module, which more
742 reliably grants access to various constants and functions you'll need.
743
744 If you're not writing a server/client for an existing protocol like
745 NNTP or SMTP, you should give some thought to how your server will
746 know when the client has finished talking, and vice-versa.  Most
747 protocols are based on one-line messages and responses (so one party
748 knows the other has finished when a "\n" is received) or multi-line
749 messages and responses that end with a period on an empty line
750 ("\n.\n" terminates a message/response).
751
752 =head2 Internet Line Terminators
753
754 The Internet line terminator is "\015\012".  Under ASCII variants of
755 Unix, that could usually be written as "\r\n", but under other systems,
756 "\r\n" might at times be "\015\015\012", "\012\012\015", or something
757 completely different.  The standards specify writing "\015\012" to be
758 conformant (be strict in what you provide), but they also recommend
759 accepting a lone "\012" on input (but be lenient in what you require).
760 We haven't always been very good about that in the code in this manpage,
761 but unless you're on a Mac, you'll probably be ok.
762
763 =head2 Internet TCP Clients and Servers
764
765 Use Internet-domain sockets when you want to do client-server
766 communication that might extend to machines outside of your own system.
767
768 Here's a sample TCP client using Internet-domain sockets:
769
770     #!/usr/bin/perl -w
771     use strict;
772     use Socket;
773     my ($remote,$port, $iaddr, $paddr, $proto, $line);
774
775     $remote  = shift || 'localhost';
776     $port    = shift || 2345;  # random port
777     if ($port =~ /\D/) { $port = getservbyname($port, 'tcp') }
778     die "No port" unless $port;
779     $iaddr   = inet_aton($remote)               || die "no host: $remote";
780     $paddr   = sockaddr_in($port, $iaddr);
781
782     $proto   = getprotobyname('tcp');
783     socket(SOCK, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)  || die "socket: $!";
784     connect(SOCK, $paddr)    || die "connect: $!";
785     while (defined($line = <SOCK>)) {
786         print $line;
787     }
788
789     close (SOCK)            || die "close: $!";
790     exit;
791
792 And here's a corresponding server to go along with it.  We'll
793 leave the address as INADDR_ANY so that the kernel can choose
794 the appropriate interface on multihomed hosts.  If you want sit
795 on a particular interface (like the external side of a gateway
796 or firewall machine), you should fill this in with your real address
797 instead.
798
799     #!/usr/bin/perl -Tw
800     use strict;
801     BEGIN { $ENV{PATH} = '/usr/ucb:/bin' }
802     use Socket;
803     use Carp;
804     my $EOL = "\015\012";
805
806     sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime, "\n" }
807
808     my $port = shift || 2345;
809     my $proto = getprotobyname('tcp');
810
811     ($port) = $port =~ /^(\d+)$/                        or die "invalid port";
812
813     socket(Server, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)        || die "socket: $!";
814     setsockopt(Server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
815                                         pack("l", 1))   || die "setsockopt: $!";
816     bind(Server, sockaddr_in($port, INADDR_ANY))        || die "bind: $!";
817     listen(Server,SOMAXCONN)                            || die "listen: $!";
818
819     logmsg "server started on port $port";
820
821     my $paddr;
822
823     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
824
825     for ( ; $paddr = accept(Client,Server); close Client) {
826         my($port,$iaddr) = sockaddr_in($paddr);
827         my $name = gethostbyaddr($iaddr,AF_INET);
828
829         logmsg "connection from $name [",
830                 inet_ntoa($iaddr), "]
831                 at port $port";
832
833         print Client "Hello there, $name, it's now ",
834                         scalar localtime, $EOL;
835     }
836
837 And here's a multithreaded version.  It's multithreaded in that
838 like most typical servers, it spawns (forks) a slave server to
839 handle the client request so that the master server can quickly
840 go back to service a new client.
841
842     #!/usr/bin/perl -Tw
843     use strict;
844     BEGIN { $ENV{PATH} = '/usr/ucb:/bin' }
845     use Socket;
846     use Carp;
847     my $EOL = "\015\012";
848
849     sub spawn;  # forward declaration
850     sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime, "\n" }
851
852     my $port = shift || 2345;
853     my $proto = getprotobyname('tcp');
854
855     ($port) = $port =~ /^(\d+)$/                        or die "invalid port";
856
857     socket(Server, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)        || die "socket: $!";
858     setsockopt(Server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
859                                         pack("l", 1))   || die "setsockopt: $!";
860     bind(Server, sockaddr_in($port, INADDR_ANY))        || die "bind: $!";
861     listen(Server,SOMAXCONN)                            || die "listen: $!";
862
863     logmsg "server started on port $port";
864
865     my $waitedpid = 0;
866     my $paddr;
867
868     use POSIX ":sys_wait_h";
869     sub REAPER {
870         my $child;
871         while (($waitedpid = waitpid(-1,WNOHANG)) > 0) {
872             logmsg "reaped $waitedpid" . ($? ? " with exit $?" : '');
873         }
874         $SIG{CHLD} = \&REAPER;  # loathe sysV
875     }
876
877     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
878
879     for ( $waitedpid = 0;
880           ($paddr = accept(Client,Server)) || $waitedpid;
881           $waitedpid = 0, close Client)
882     {
883         next if $waitedpid and not $paddr;
884         my($port,$iaddr) = sockaddr_in($paddr);
885         my $name = gethostbyaddr($iaddr,AF_INET);
886
887         logmsg "connection from $name [",
888                 inet_ntoa($iaddr), "]
889                 at port $port";
890
891         spawn sub {
892             $|=1;
893             print "Hello there, $name, it's now ", scalar localtime, $EOL;
894             exec '/usr/games/fortune'           # XXX: `wrong' line terminators
895                 or confess "can't exec fortune: $!";
896         };
897
898     }
899
900     sub spawn {
901         my $coderef = shift;
902
903         unless (@_ == 0 && $coderef && ref($coderef) eq 'CODE') {
904             confess "usage: spawn CODEREF";
905         }
906
907         my $pid;
908         if (!defined($pid = fork)) {
909             logmsg "cannot fork: $!";
910             return;
911         } elsif ($pid) {
912             logmsg "begat $pid";
913             return; # I'm the parent
914         }
915         # else I'm the child -- go spawn
916
917         open(STDIN,  "<&Client")   || die "can't dup client to stdin";
918         open(STDOUT, ">&Client")   || die "can't dup client to stdout";
919         ## open(STDERR, ">&STDOUT") || die "can't dup stdout to stderr";
920         exit &$coderef();
921     }
922
923 This server takes the trouble to clone off a child version via fork() for
924 each incoming request.  That way it can handle many requests at once,
925 which you might not always want.  Even if you don't fork(), the listen()
926 will allow that many pending connections.  Forking servers have to be
927 particularly careful about cleaning up their dead children (called
928 "zombies" in Unix parlance), because otherwise you'll quickly fill up your
929 process table.
930
931 We suggest that you use the B<-T> flag to use taint checking (see L<perlsec>)
932 even if we aren't running setuid or setgid.  This is always a good idea
933 for servers and other programs run on behalf of someone else (like CGI
934 scripts), because it lessens the chances that people from the outside will
935 be able to compromise your system.
936
937 Let's look at another TCP client.  This one connects to the TCP "time"
938 service on a number of different machines and shows how far their clocks
939 differ from the system on which it's being run:
940
941     #!/usr/bin/perl  -w
942     use strict;
943     use Socket;
944
945     my $SECS_of_70_YEARS = 2208988800;
946     sub ctime { scalar localtime(shift) }
947
948     my $iaddr = gethostbyname('localhost');
949     my $proto = getprotobyname('tcp');
950     my $port = getservbyname('time', 'tcp');
951     my $paddr = sockaddr_in(0, $iaddr);
952     my($host);
953
954     $| = 1;
955     printf "%-24s %8s %s\n",  "localhost", 0, ctime(time());
956
957     foreach $host (@ARGV) {
958         printf "%-24s ", $host;
959         my $hisiaddr = inet_aton($host)     || die "unknown host";
960         my $hispaddr = sockaddr_in($port, $hisiaddr);
961         socket(SOCKET, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)   || die "socket: $!";
962         connect(SOCKET, $hispaddr)          || die "bind: $!";
963         my $rtime = '    ';
964         read(SOCKET, $rtime, 4);
965         close(SOCKET);
966         my $histime = unpack("N", $rtime) - $SECS_of_70_YEARS ;
967         printf "%8d %s\n", $histime - time, ctime($histime);
968     }
969
970 =head2 Unix-Domain TCP Clients and Servers
971
972 That's fine for Internet-domain clients and servers, but what about local
973 communications?  While you can use the same setup, sometimes you don't
974 want to.  Unix-domain sockets are local to the current host, and are often
975 used internally to implement pipes.  Unlike Internet domain sockets, Unix
976 domain sockets can show up in the file system with an ls(1) listing.
977
978     % ls -l /dev/log
979     srw-rw-rw-  1 root            0 Oct 31 07:23 /dev/log
980
981 You can test for these with Perl's B<-S> file test:
982
983     unless ( -S '/dev/log' ) {
984         die "something's wicked with the log system";
985     }
986
987 Here's a sample Unix-domain client:
988
989     #!/usr/bin/perl -w
990     use Socket;
991     use strict;
992     my ($rendezvous, $line);
993
994     $rendezvous = shift || '/tmp/catsock';
995     socket(SOCK, PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)       || die "socket: $!";
996     connect(SOCK, sockaddr_un($rendezvous))     || die "connect: $!";
997     while (defined($line = <SOCK>)) {
998         print $line;
999     }
1000     exit;
1001
1002 And here's a corresponding server.  You don't have to worry about silly
1003 network terminators here because Unix domain sockets are guaranteed
1004 to be on the localhost, and thus everything works right.
1005
1006     #!/usr/bin/perl -Tw
1007     use strict;
1008     use Socket;
1009     use Carp;
1010
1011     BEGIN { $ENV{PATH} = '/usr/ucb:/bin' }
1012     sub spawn;  # forward declaration
1013     sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime, "\n" }
1014
1015     my $NAME = '/tmp/catsock';
1016     my $uaddr = sockaddr_un($NAME);
1017     my $proto = getprotobyname('tcp');
1018
1019     socket(Server,PF_UNIX,SOCK_STREAM,0)        || die "socket: $!";
1020     unlink($NAME);
1021     bind  (Server, $uaddr)                      || die "bind: $!";
1022     listen(Server,SOMAXCONN)                    || die "listen: $!";
1023
1024     logmsg "server started on $NAME";
1025
1026     my $waitedpid;
1027
1028     use POSIX ":sys_wait_h";
1029     sub REAPER {
1030         my $child;
1031         while (($waitedpid = waitpid(-1,WNOHANG)) > 0) {
1032             logmsg "reaped $waitedpid" . ($? ? " with exit $?" : '');
1033         }
1034         $SIG{CHLD} = \&REAPER;  # loathe sysV
1035     }
1036
1037     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
1038
1039
1040     for ( $waitedpid = 0;
1041           accept(Client,Server) || $waitedpid;
1042           $waitedpid = 0, close Client)
1043     {
1044         next if $waitedpid;
1045         logmsg "connection on $NAME";
1046         spawn sub {
1047             print "Hello there, it's now ", scalar localtime, "\n";
1048             exec '/usr/games/fortune' or die "can't exec fortune: $!";
1049         };
1050     }
1051
1052     sub spawn {
1053         my $coderef = shift;
1054
1055         unless (@_ == 0 && $coderef && ref($coderef) eq 'CODE') {
1056             confess "usage: spawn CODEREF";
1057         }
1058
1059         my $pid;
1060         if (!defined($pid = fork)) {
1061             logmsg "cannot fork: $!";
1062             return;
1063         } elsif ($pid) {
1064             logmsg "begat $pid";
1065             return; # I'm the parent
1066         }
1067         # else I'm the child -- go spawn
1068
1069         open(STDIN,  "<&Client")   || die "can't dup client to stdin";
1070         open(STDOUT, ">&Client")   || die "can't dup client to stdout";
1071         ## open(STDERR, ">&STDOUT") || die "can't dup stdout to stderr";
1072         exit &$coderef();
1073     }
1074
1075 As you see, it's remarkably similar to the Internet domain TCP server, so
1076 much so, in fact, that we've omitted several duplicate functions--spawn(),
1077 logmsg(), ctime(), and REAPER()--which are exactly the same as in the
1078 other server.
1079
1080 So why would you ever want to use a Unix domain socket instead of a
1081 simpler named pipe?  Because a named pipe doesn't give you sessions.  You
1082 can't tell one process's data from another's.  With socket programming,
1083 you get a separate session for each client: that's why accept() takes two
1084 arguments.
1085
1086 For example, let's say that you have a long running database server daemon
1087 that you want folks from the World Wide Web to be able to access, but only
1088 if they go through a CGI interface.  You'd have a small, simple CGI
1089 program that does whatever checks and logging you feel like, and then acts
1090 as a Unix-domain client and connects to your private server.
1091
1092 =head1 TCP Clients with IO::Socket
1093
1094 For those preferring a higher-level interface to socket programming, the
1095 IO::Socket module provides an object-oriented approach.  IO::Socket is
1096 included as part of the standard Perl distribution as of the 5.004
1097 release.  If you're running an earlier version of Perl, just fetch
1098 IO::Socket from CPAN, where you'll also find modules providing easy
1099 interfaces to the following systems: DNS, FTP, Ident (RFC 931), NIS and
1100 NISPlus, NNTP, Ping, POP3, SMTP, SNMP, SSLeay, Telnet, and Time--just
1101 to name a few.
1102
1103 =head2 A Simple Client
1104
1105 Here's a client that creates a TCP connection to the "daytime"
1106 service at port 13 of the host name "localhost" and prints out everything
1107 that the server there cares to provide.
1108
1109     #!/usr/bin/perl -w
1110     use IO::Socket;
1111     $remote = IO::Socket::INET->new(
1112                         Proto    => "tcp",
1113                         PeerAddr => "localhost",
1114                         PeerPort => "daytime(13)",
1115                     )
1116                   or die "cannot connect to daytime port at localhost";
1117     while ( <$remote> ) { print }
1118
1119 When you run this program, you should get something back that
1120 looks like this:
1121
1122     Wed May 14 08:40:46 MDT 1997
1123
1124 Here are what those parameters to the C<new> constructor mean:
1125
1126 =over 4
1127
1128 =item C<Proto>
1129
1130 This is which protocol to use.  In this case, the socket handle returned
1131 will be connected to a TCP socket, because we want a stream-oriented
1132 connection, that is, one that acts pretty much like a plain old file.
1133 Not all sockets are this of this type.  For example, the UDP protocol
1134 can be used to make a datagram socket, used for message-passing.
1135
1136 =item C<PeerAddr>
1137
1138 This is the name or Internet address of the remote host the server is
1139 running on.  We could have specified a longer name like C<"www.perl.com">,
1140 or an address like C<"204.148.40.9">.  For demonstration purposes, we've
1141 used the special hostname C<"localhost">, which should always mean the
1142 current machine you're running on.  The corresponding Internet address
1143 for localhost is C<"127.1">, if you'd rather use that.
1144
1145 =item C<PeerPort>
1146
1147 This is the service name or port number we'd like to connect to.
1148 We could have gotten away with using just C<"daytime"> on systems with a
1149 well-configured system services file,[FOOTNOTE: The system services file
1150 is in I</etc/services> under Unix] but just in case, we've specified the
1151 port number (13) in parentheses.  Using just the number would also have
1152 worked, but constant numbers make careful programmers nervous.
1153
1154 =back
1155
1156 Notice how the return value from the C<new> constructor is used as
1157 a filehandle in the C<while> loop?  That's what's called an indirect
1158 filehandle, a scalar variable containing a filehandle.  You can use
1159 it the same way you would a normal filehandle.  For example, you
1160 can read one line from it this way:
1161
1162     $line = <$handle>;
1163
1164 all remaining lines from is this way:
1165
1166     @lines = <$handle>;
1167
1168 and send a line of data to it this way:
1169
1170     print $handle "some data\n";
1171
1172 =head2 A Webget Client
1173
1174 Here's a simple client that takes a remote host to fetch a document
1175 from, and then a list of documents to get from that host.  This is a
1176 more interesting client than the previous one because it first sends
1177 something to the server before fetching the server's response.
1178
1179     #!/usr/bin/perl -w
1180     use IO::Socket;
1181     unless (@ARGV > 1) { die "usage: $0 host document ..." }
1182     $host = shift(@ARGV);
1183     $EOL = "\015\012";
1184     $BLANK = $EOL x 2;
1185     foreach $document ( @ARGV ) {
1186         $remote = IO::Socket::INET->new( Proto     => "tcp",
1187                                          PeerAddr  => $host,
1188                                          PeerPort  => "http(80)",
1189                                         );
1190         unless ($remote) { die "cannot connect to http daemon on $host" }
1191         $remote->autoflush(1);
1192         print $remote "GET $document HTTP/1.0" . $BLANK;
1193         while ( <$remote> ) { print }
1194         close $remote;
1195     }
1196
1197 The web server handing the "http" service, which is assumed to be at
1198 its standard port, number 80.  If the web server you're trying to
1199 connect to is at a different port (like 1080 or 8080), you should specify
1200 as the named-parameter pair, C<< PeerPort => 8080 >>.  The C<autoflush>
1201 method is used on the socket because otherwise the system would buffer
1202 up the output we sent it.  (If you're on a Mac, you'll also need to
1203 change every C<"\n"> in your code that sends data over the network to
1204 be a C<"\015\012"> instead.)
1205
1206 Connecting to the server is only the first part of the process: once you
1207 have the connection, you have to use the server's language.  Each server
1208 on the network has its own little command language that it expects as
1209 input.  The string that we send to the server starting with "GET" is in
1210 HTTP syntax.  In this case, we simply request each specified document.
1211 Yes, we really are making a new connection for each document, even though
1212 it's the same host.  That's the way you always used to have to speak HTTP.
1213 Recent versions of web browsers may request that the remote server leave
1214 the connection open a little while, but the server doesn't have to honor
1215 such a request.
1216
1217 Here's an example of running that program, which we'll call I<webget>:
1218
1219     % webget www.perl.com /guanaco.html
1220     HTTP/1.1 404 File Not Found
1221     Date: Thu, 08 May 1997 18:02:32 GMT
1222     Server: Apache/1.2b6
1223     Connection: close
1224     Content-type: text/html
1225
1226     <HEAD><TITLE>404 File Not Found</TITLE></HEAD>
1227     <BODY><H1>File Not Found</H1>
1228     The requested URL /guanaco.html was not found on this server.<P>
1229     </BODY>
1230
1231 Ok, so that's not very interesting, because it didn't find that
1232 particular document.  But a long response wouldn't have fit on this page.
1233
1234 For a more fully-featured version of this program, you should look to
1235 the I<lwp-request> program included with the LWP modules from CPAN.
1236
1237 =head2 Interactive Client with IO::Socket
1238
1239 Well, that's all fine if you want to send one command and get one answer,
1240 but what about setting up something fully interactive, somewhat like
1241 the way I<telnet> works?  That way you can type a line, get the answer,
1242 type a line, get the answer, etc.
1243
1244 This client is more complicated than the two we've done so far, but if
1245 you're on a system that supports the powerful C<fork> call, the solution
1246 isn't that rough.  Once you've made the connection to whatever service
1247 you'd like to chat with, call C<fork> to clone your process.  Each of
1248 these two identical process has a very simple job to do: the parent
1249 copies everything from the socket to standard output, while the child
1250 simultaneously copies everything from standard input to the socket.
1251 To accomplish the same thing using just one process would be I<much>
1252 harder, because it's easier to code two processes to do one thing than it
1253 is to code one process to do two things.  (This keep-it-simple principle
1254 a cornerstones of the Unix philosophy, and good software engineering as
1255 well, which is probably why it's spread to other systems.)
1256
1257 Here's the code:
1258
1259     #!/usr/bin/perl -w
1260     use strict;
1261     use IO::Socket;
1262     my ($host, $port, $kidpid, $handle, $line);
1263
1264     unless (@ARGV == 2) { die "usage: $0 host port" }
1265     ($host, $port) = @ARGV;
1266
1267     # create a tcp connection to the specified host and port
1268     $handle = IO::Socket::INET->new(Proto     => "tcp",
1269                                     PeerAddr  => $host,
1270                                     PeerPort  => $port)
1271            or die "can't connect to port $port on $host: $!";
1272
1273     $handle->autoflush(1);              # so output gets there right away
1274     print STDERR "[Connected to $host:$port]\n";
1275
1276     # split the program into two processes, identical twins
1277     die "can't fork: $!" unless defined($kidpid = fork());
1278
1279     # the if{} block runs only in the parent process
1280     if ($kidpid) {
1281         # copy the socket to standard output
1282         while (defined ($line = <$handle>)) {
1283             print STDOUT $line;
1284         }
1285         kill("TERM", $kidpid);                  # send SIGTERM to child
1286     }
1287     # the else{} block runs only in the child process
1288     else {
1289         # copy standard input to the socket
1290         while (defined ($line = <STDIN>)) {
1291             print $handle $line;
1292         }
1293     }
1294
1295 The C<kill> function in the parent's C<if> block is there to send a
1296 signal to our child process (current running in the C<else> block)
1297 as soon as the remote server has closed its end of the connection.
1298
1299 If the remote server sends data a byte at time, and you need that
1300 data immediately without waiting for a newline (which might not happen),
1301 you may wish to replace the C<while> loop in the parent with the
1302 following:
1303
1304     my $byte;
1305     while (sysread($handle, $byte, 1) == 1) {
1306         print STDOUT $byte;
1307     }
1308
1309 Making a system call for each byte you want to read is not very efficient
1310 (to put it mildly) but is the simplest to explain and works reasonably
1311 well.
1312
1313 =head1 TCP Servers with IO::Socket
1314
1315 As always, setting up a server is little bit more involved than running a client.
1316 The model is that the server creates a special kind of socket that
1317 does nothing but listen on a particular port for incoming connections.
1318 It does this by calling the C<< IO::Socket::INET->new() >> method with
1319 slightly different arguments than the client did.
1320
1321 =over 4
1322
1323 =item Proto
1324
1325 This is which protocol to use.  Like our clients, we'll
1326 still specify C<"tcp"> here.
1327
1328 =item LocalPort
1329
1330 We specify a local
1331 port in the C<LocalPort> argument, which we didn't do for the client.
1332 This is service name or port number for which you want to be the
1333 server. (Under Unix, ports under 1024 are restricted to the
1334 superuser.)  In our sample, we'll use port 9000, but you can use
1335 any port that's not currently in use on your system.  If you try
1336 to use one already in used, you'll get an "Address already in use"
1337 message.  Under Unix, the C<netstat -a> command will show
1338 which services current have servers.
1339
1340 =item Listen
1341
1342 The C<Listen> parameter is set to the maximum number of
1343 pending connections we can accept until we turn away incoming clients.
1344 Think of it as a call-waiting queue for your telephone.
1345 The low-level Socket module has a special symbol for the system maximum, which
1346 is SOMAXCONN.
1347
1348 =item Reuse
1349
1350 The C<Reuse> parameter is needed so that we restart our server
1351 manually without waiting a few minutes to allow system buffers to
1352 clear out.
1353
1354 =back
1355
1356 Once the generic server socket has been created using the parameters
1357 listed above, the server then waits for a new client to connect
1358 to it.  The server blocks in the C<accept> method, which eventually accepts a
1359 bidirectional connection from the remote client.  (Make sure to autoflush
1360 this handle to circumvent buffering.)
1361
1362 To add to user-friendliness, our server prompts the user for commands.
1363 Most servers don't do this.  Because of the prompt without a newline,
1364 you'll have to use the C<sysread> variant of the interactive client above.
1365
1366 This server accepts one of five different commands, sending output
1367 back to the client.  Note that unlike most network servers, this one
1368 only handles one incoming client at a time.  Multithreaded servers are
1369 covered in Chapter 6 of the Camel.
1370
1371 Here's the code.  We'll
1372
1373  #!/usr/bin/perl -w
1374  use IO::Socket;
1375  use Net::hostent;              # for OO version of gethostbyaddr
1376
1377  $PORT = 9000;                  # pick something not in use
1378
1379  $server = IO::Socket::INET->new( Proto     => 'tcp',
1380                                   LocalPort => $PORT,
1381                                   Listen    => SOMAXCONN,
1382                                   Reuse     => 1);
1383
1384  die "can't setup server" unless $server;
1385  print "[Server $0 accepting clients]\n";
1386
1387  while ($client = $server->accept()) {
1388    $client->autoflush(1);
1389    print $client "Welcome to $0; type help for command list.\n";
1390    $hostinfo = gethostbyaddr($client->peeraddr);
1391    printf "[Connect from %s]\n", $hostinfo ? $hostinfo->name : $client->peerhost;
1392    print $client "Command? ";
1393    while ( <$client>) {
1394      next unless /\S/;       # blank line
1395      if    (/quit|exit/i)    { last;                                     }
1396      elsif (/date|time/i)    { printf $client "%s\n", scalar localtime;  }
1397      elsif (/who/i )         { print  $client `who 2>&1`;                }
1398      elsif (/cookie/i )      { print  $client `/usr/games/fortune 2>&1`; }
1399      elsif (/motd/i )        { print  $client `cat /etc/motd 2>&1`;      }
1400      else {
1401        print $client "Commands: quit date who cookie motd\n";
1402      }
1403    } continue {
1404       print $client "Command? ";
1405    }
1406    close $client;
1407  }
1408
1409 =head1 UDP: Message Passing
1410
1411 Another kind of client-server setup is one that uses not connections, but
1412 messages.  UDP communications involve much lower overhead but also provide
1413 less reliability, as there are no promises that messages will arrive at
1414 all, let alone in order and unmangled.  Still, UDP offers some advantages
1415 over TCP, including being able to "broadcast" or "multicast" to a whole
1416 bunch of destination hosts at once (usually on your local subnet).  If you
1417 find yourself overly concerned about reliability and start building checks
1418 into your message system, then you probably should use just TCP to start
1419 with.
1420
1421 Note that UDP datagrams are I<not> a bytestream and should not be treated
1422 as such. This makes using I/O mechanisms with internal buffering
1423 like stdio (i.e. print() and friends) especially cumbersome. Use syswrite(),
1424 or better send(), like in the example below.
1425
1426 Here's a UDP program similar to the sample Internet TCP client given
1427 earlier.  However, instead of checking one host at a time, the UDP version
1428 will check many of them asynchronously by simulating a multicast and then
1429 using select() to do a timed-out wait for I/O.  To do something similar
1430 with TCP, you'd have to use a different socket handle for each host.
1431
1432     #!/usr/bin/perl -w
1433     use strict;
1434     use Socket;
1435     use Sys::Hostname;
1436
1437     my ( $count, $hisiaddr, $hispaddr, $histime,
1438          $host, $iaddr, $paddr, $port, $proto,
1439          $rin, $rout, $rtime, $SECS_of_70_YEARS);
1440
1441     $SECS_of_70_YEARS      = 2208988800;
1442
1443     $iaddr = gethostbyname(hostname());
1444     $proto = getprotobyname('udp');
1445     $port = getservbyname('time', 'udp');
1446     $paddr = sockaddr_in(0, $iaddr); # 0 means let kernel pick
1447
1448     socket(SOCKET, PF_INET, SOCK_DGRAM, $proto)   || die "socket: $!";
1449     bind(SOCKET, $paddr)                          || die "bind: $!";
1450
1451     $| = 1;
1452     printf "%-12s %8s %s\n",  "localhost", 0, scalar localtime time;
1453     $count = 0;
1454     for $host (@ARGV) {
1455         $count++;
1456         $hisiaddr = inet_aton($host)    || die "unknown host";
1457         $hispaddr = sockaddr_in($port, $hisiaddr);
1458         defined(send(SOCKET, 0, 0, $hispaddr))    || die "send $host: $!";
1459     }
1460
1461     $rin = '';
1462     vec($rin, fileno(SOCKET), 1) = 1;
1463
1464     # timeout after 10.0 seconds
1465     while ($count && select($rout = $rin, undef, undef, 10.0)) {
1466         $rtime = '';
1467         ($hispaddr = recv(SOCKET, $rtime, 4, 0))        || die "recv: $!";
1468         ($port, $hisiaddr) = sockaddr_in($hispaddr);
1469         $host = gethostbyaddr($hisiaddr, AF_INET);
1470         $histime = unpack("N", $rtime) - $SECS_of_70_YEARS ;
1471         printf "%-12s ", $host;
1472         printf "%8d %s\n", $histime - time, scalar localtime($histime);
1473         $count--;
1474     }
1475
1476 Note that this example does not include any retries and may consequently
1477 fail to contact a reachable host. The most prominent reason for this
1478 is congestion of the queues on the sending host if the number of
1479 list of hosts to contact is sufficiently large.
1480
1481 =head1 SysV IPC
1482
1483 While System V IPC isn't so widely used as sockets, it still has some
1484 interesting uses.  You can't, however, effectively use SysV IPC or
1485 Berkeley mmap() to have shared memory so as to share a variable amongst
1486 several processes.  That's because Perl would reallocate your string when
1487 you weren't wanting it to.
1488
1489 Here's a small example showing shared memory usage.
1490
1491     use IPC::SysV qw(IPC_PRIVATE IPC_RMID S_IRWXU);
1492
1493     $size = 2000;
1494     $id = shmget(IPC_PRIVATE, $size, S_IRWXU) || die "$!";
1495     print "shm key $id\n";
1496
1497     $message = "Message #1";
1498     shmwrite($id, $message, 0, 60) || die "$!";
1499     print "wrote: '$message'\n";
1500     shmread($id, $buff, 0, 60) || die "$!";
1501     print "read : '$buff'\n";
1502
1503     # the buffer of shmread is zero-character end-padded.
1504     substr($buff, index($buff, "\0")) = '';
1505     print "un" unless $buff eq $message;
1506     print "swell\n";
1507
1508     print "deleting shm $id\n";
1509     shmctl($id, IPC_RMID, 0) || die "$!";
1510
1511 Here's an example of a semaphore:
1512
1513     use IPC::SysV qw(IPC_CREAT);
1514
1515     $IPC_KEY = 1234;
1516     $id = semget($IPC_KEY, 10, 0666 | IPC_CREAT ) || die "$!";
1517     print "shm key $id\n";
1518
1519 Put this code in a separate file to be run in more than one process.
1520 Call the file F<take>:
1521
1522     # create a semaphore
1523
1524     $IPC_KEY = 1234;
1525     $id = semget($IPC_KEY,  0 , 0 );
1526     die if !defined($id);
1527
1528     $semnum = 0;
1529     $semflag = 0;
1530
1531     # 'take' semaphore
1532     # wait for semaphore to be zero
1533     $semop = 0;
1534     $opstring1 = pack("s!s!s!", $semnum, $semop, $semflag);
1535
1536     # Increment the semaphore count
1537     $semop = 1;
1538     $opstring2 = pack("s!s!s!", $semnum, $semop,  $semflag);
1539     $opstring = $opstring1 . $opstring2;
1540
1541     semop($id,$opstring) || die "$!";
1542
1543 Put this code in a separate file to be run in more than one process.
1544 Call this file F<give>:
1545
1546     # 'give' the semaphore
1547     # run this in the original process and you will see
1548     # that the second process continues
1549
1550     $IPC_KEY = 1234;
1551     $id = semget($IPC_KEY, 0, 0);
1552     die if !defined($id);
1553
1554     $semnum = 0;
1555     $semflag = 0;
1556
1557     # Decrement the semaphore count
1558     $semop = -1;
1559     $opstring = pack("s!s!s!", $semnum, $semop, $semflag);
1560
1561     semop($id,$opstring) || die "$!";
1562
1563 The SysV IPC code above was written long ago, and it's definitely
1564 clunky looking.  For a more modern look, see the IPC::SysV module
1565 which is included with Perl starting from Perl 5.005.
1566
1567 A small example demonstrating SysV message queues:
1568
1569     use IPC::SysV qw(IPC_PRIVATE IPC_RMID IPC_CREAT S_IRWXU);
1570
1571     my $id = msgget(IPC_PRIVATE, IPC_CREAT | S_IRWXU);
1572
1573     my $sent = "message";
1574     my $type = 1234;
1575     my $rcvd;
1576     my $type_rcvd;
1577
1578     if (defined $id) {
1579         if (msgsnd($id, pack("l! a*", $type_sent, $sent), 0)) {
1580             if (msgrcv($id, $rcvd, 60, 0, 0)) {
1581                 ($type_rcvd, $rcvd) = unpack("l! a*", $rcvd);
1582                 if ($rcvd eq $sent) {
1583                     print "okay\n";
1584                 } else {
1585                     print "not okay\n";
1586                 }
1587             } else {
1588                 die "# msgrcv failed\n";
1589             }
1590         } else {
1591             die "# msgsnd failed\n";
1592         }
1593         msgctl($id, IPC_RMID, 0) || die "# msgctl failed: $!\n";
1594     } else {
1595         die "# msgget failed\n";
1596     }
1597
1598 =head1 NOTES
1599
1600 Most of these routines quietly but politely return C<undef> when they
1601 fail instead of causing your program to die right then and there due to
1602 an uncaught exception.  (Actually, some of the new I<Socket> conversion
1603 functions  croak() on bad arguments.)  It is therefore essential to
1604 check return values from these functions.  Always begin your socket
1605 programs this way for optimal success, and don't forget to add B<-T>
1606 taint checking flag to the #! line for servers:
1607
1608     #!/usr/bin/perl -Tw
1609     use strict;
1610     use sigtrap;
1611     use Socket;
1612
1613 =head1 BUGS
1614
1615 All these routines create system-specific portability problems.  As noted
1616 elsewhere, Perl is at the mercy of your C libraries for much of its system
1617 behaviour.  It's probably safest to assume broken SysV semantics for
1618 signals and to stick with simple TCP and UDP socket operations; e.g., don't
1619 try to pass open file descriptors over a local UDP datagram socket if you
1620 want your code to stand a chance of being portable.
1621
1622 As mentioned in the signals section, because few vendors provide C
1623 libraries that are safely re-entrant, the prudent programmer will do
1624 little else within a handler beyond setting a numeric variable that
1625 already exists; or, if locked into a slow (restarting) system call,
1626 using die() to raise an exception and longjmp(3) out.  In fact, even
1627 these may in some cases cause a core dump.  It's probably best to avoid
1628 signals except where they are absolutely inevitable.  This
1629 will be addressed in a future release of Perl.
1630
1631 =head1 AUTHOR
1632
1633 Tom Christiansen, with occasional vestiges of Larry Wall's original
1634 version and suggestions from the Perl Porters.
1635
1636 =head1 SEE ALSO
1637
1638 There's a lot more to networking than this, but this should get you
1639 started.
1640
1641 For intrepid programmers, the indispensable textbook is I<Unix
1642 Network Programming, 2nd Edition, Volume 1> by W. Richard Stevens
1643 (published by Prentice-Hall).  Note that most books on networking
1644 address the subject from the perspective of a C programmer; translation
1645 to Perl is left as an exercise for the reader.
1646
1647 The IO::Socket(3) manpage describes the object library, and the Socket(3)
1648 manpage describes the low-level interface to sockets.  Besides the obvious
1649 functions in L<perlfunc>, you should also check out the F<modules> file
1650 at your nearest CPAN site.  (See L<perlmodlib> or best yet, the F<Perl
1651 FAQ> for a description of what CPAN is and where to get it.)
1652
1653 Section 5 of the F<modules> file is devoted to "Networking, Device Control
1654 (modems), and Interprocess Communication", and contains numerous unbundled
1655 modules numerous networking modules, Chat and Expect operations, CGI
1656 programming, DCE, FTP, IPC, NNTP, Proxy, Ptty, RPC, SNMP, SMTP, Telnet,
1657 Threads, and ToolTalk--just to name a few.