This is a live mirror of the Perl 5 development currently hosted at https://github.com/perl/perl5
Whitespace fixes to perlvar
[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     our $shucks;
25
26     sub catch_zap {
27         my $signame = shift;
28         $shucks++;
29         die "Somebody sent me a SIG$signame";
30     }
31     $SIG{INT} = 'catch_zap';  # could fail in modules
32     $SIG{INT} = \&catch_zap;  # best strategy
33
34 Prior to Perl 5.7.3 it was necessary to do as little as you possibly
35 could in your handler; notice how all we do is set a global variable
36 and then raise an exception.  That's because on most systems,
37 libraries are not re-entrant; particularly, memory allocation and I/O
38 routines are not.  That meant that doing nearly I<anything> in your
39 handler could in theory trigger a memory fault and subsequent core
40 dump - see L</Deferred Signals (Safe Signals)> below.
41
42 The names of the signals are the ones listed out by C<kill -l> on your
43 system, or you can retrieve them from the Config module.  Set up an
44 @signame list indexed by number to get the name and a %signo table
45 indexed by name to get the number:
46
47     use Config;
48     defined $Config{sig_name} || die "No sigs?";
49     foreach $name (split(' ', $Config{sig_name})) {
50         $signo{$name} = $i;
51         $signame[$i] = $name;
52         $i++;
53     }
54
55 So to check whether signal 17 and SIGALRM were the same, do just this:
56
57     print "signal #17 = $signame[17]\n";
58     if ($signo{ALRM}) {
59         print "SIGALRM is $signo{ALRM}\n";
60     }
61
62 You may also choose to assign the strings C<'IGNORE'> or C<'DEFAULT'> as
63 the handler, in which case Perl will try to discard the signal or do the
64 default thing.
65
66 On most Unix platforms, the C<CHLD> (sometimes also known as C<CLD>) signal
67 has special behavior with respect to a value of C<'IGNORE'>.
68 Setting C<$SIG{CHLD}> to C<'IGNORE'> on such a platform has the effect of
69 not creating zombie processes when the parent process fails to C<wait()>
70 on its child processes (i.e. child processes are automatically reaped).
71 Calling C<wait()> with C<$SIG{CHLD}> set to C<'IGNORE'> usually returns
72 C<-1> on such platforms.
73
74 Some signals can be neither trapped nor ignored, such as
75 the KILL and STOP (but not the TSTP) signals.  One strategy for
76 temporarily ignoring signals is to use a local() statement, which will be
77 automatically restored once your block is exited.  (Remember that local()
78 values are "inherited" by functions called from within that block.)
79
80     sub precious {
81         local $SIG{INT} = 'IGNORE';
82         &more_functions;
83     }
84     sub more_functions {
85         # interrupts still ignored, for now...
86     }
87
88 Sending a signal to a negative process ID means that you send the signal
89 to the entire Unix process-group.  This code sends a hang-up signal to all
90 processes in the current process group (and sets $SIG{HUP} to IGNORE so
91 it doesn't kill itself):
92
93     {
94         local $SIG{HUP} = 'IGNORE';
95         kill HUP => -$$;
96         # snazzy writing of: kill('HUP', -$$)
97     }
98
99 Another interesting signal to send is signal number zero.  This doesn't
100 actually affect a child process, but instead checks whether it's alive
101 or has changed its UID.
102
103     unless (kill 0 => $kid_pid) {
104         warn "something wicked happened to $kid_pid";
105     }
106
107 When directed at a process whose UID is not identical to that
108 of the sending process, signal number zero may fail because
109 you lack permission to send the signal, even though the process is alive.
110 You may be able to determine the cause of failure using C<%!>.
111
112     unless (kill 0 => $pid or $!{EPERM}) {
113         warn "$pid looks dead";
114     }
115
116 You might also want to employ anonymous functions for simple signal
117 handlers:
118
119     $SIG{INT} = sub { die "\nOutta here!\n" };
120
121 But that will be problematic for the more complicated handlers that need
122 to reinstall themselves.  Because Perl's signal mechanism is currently
123 based on the signal(3) function from the C library, you may sometimes be so
124 unfortunate as to run on systems where that function is "broken", that
125 is, it behaves in the old unreliable SysV way rather than the newer, more
126 reasonable BSD and POSIX fashion.  So you'll see defensive people writing
127 signal handlers like this:
128
129     sub REAPER {
130         $waitedpid = wait;
131         # loathe SysV: it makes us not only reinstate
132         # the handler, but place it after the wait
133         $SIG{CHLD} = \&REAPER;
134     }
135     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
136     # now do something that forks...
137
138 or better still:
139
140     use POSIX ":sys_wait_h";
141     sub REAPER {
142         my $child;
143         # If a second child dies while in the signal handler caused by the
144         # first death, we won't get another signal. So must loop here else
145         # we will leave the unreaped child as a zombie. And the next time
146         # two children die we get another zombie. And so on.
147         while (($child = waitpid(-1,WNOHANG)) > 0) {
148             $Kid_Status{$child} = $?;
149         }
150         $SIG{CHLD} = \&REAPER;  # still loathe SysV
151     }
152     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
153     # do something that forks...
154
155 Note: qx(), system() and some modules for calling external commands do a
156 fork() and wait() for the result. Thus, your signal handler (REAPER in the
157 example) will be called. Since wait() was already called by system() or qx()
158 the wait() in the signal handler will not see any more zombies and therefore
159 block.
160
161 The best way to prevent this issue is to use waitpid, as in the following
162 example:
163
164     use POSIX ":sys_wait_h"; # for nonblocking read
165
166     my %children;
167
168     $SIG{CHLD} = sub {
169         # don't change $! and $? outside handler
170         local ($!,$?);
171         my $pid = waitpid(-1, WNOHANG);
172         return if $pid == -1;
173         return unless defined $children{$pid};
174         delete $children{$pid};
175         cleanup_child($pid, $?);
176     };
177
178     while (1) {
179         my $pid = fork();
180         if ($pid == 0) {
181             # ...
182             exit 0;
183         } else {
184         $children{$pid}=1;
185             # ...
186             system($command);
187             # ...
188        }
189     }
190
191 Signal handling is also used for timeouts in Unix.  While safely
192 protected within an C<eval{}> block, you set a signal handler to trap
193 alarm signals and then schedule to have one delivered to you in some
194 number of seconds.  Then try your blocking operation, clearing the alarm
195 when it's done but not before you've exited your C<eval{}> block.  If it
196 goes off, you'll use die() to jump out of the block, much as you might
197 using longjmp() or throw() in other languages.
198
199 Here's an example:
200
201     eval {
202         local $SIG{ALRM} = sub { die "alarm clock restart" };
203         alarm 10;
204         flock(FH, 2);   # blocking write lock
205         alarm 0;
206     };
207     if ($@ and $@ !~ /alarm clock restart/) { die }
208
209 If the operation being timed out is system() or qx(), this technique
210 is liable to generate zombies.    If this matters to you, you'll
211 need to do your own fork() and exec(), and kill the errant child process.
212
213 For more complex signal handling, you might see the standard POSIX
214 module.  Lamentably, this is almost entirely undocumented, but
215 the F<t/lib/posix.t> file from the Perl source distribution has some
216 examples in it.
217
218 =head2 Handling the SIGHUP Signal in Daemons
219
220 A process that usually starts when the system boots and shuts down
221 when the system is shut down is called a daemon (Disk And Execution
222 MONitor). If a daemon process has a configuration file which is
223 modified after the process has been started, there should be a way to
224 tell that process to re-read its configuration file, without stopping
225 the process. Many daemons provide this mechanism using the C<SIGHUP>
226 signal handler. When you want to tell the daemon to re-read the file
227 you simply send it the C<SIGHUP> signal.
228
229 Not all platforms automatically reinstall their (native) signal
230 handlers after a signal delivery.  This means that the handler works
231 only the first time the signal is sent. The solution to this problem
232 is to use C<POSIX> signal handlers if available, their behaviour
233 is well-defined.
234
235 The following example implements a simple daemon, which restarts
236 itself every time the C<SIGHUP> signal is received. The actual code is
237 located in the subroutine C<code()>, which simply prints some debug
238 info to show that it works and should be replaced with the real code.
239
240   #!/usr/bin/perl -w
241
242   use POSIX ();
243   use FindBin ();
244   use File::Basename ();
245   use File::Spec::Functions;
246
247   $|=1;
248
249   # make the daemon cross-platform, so exec always calls the script
250   # itself with the right path, no matter how the script was invoked.
251   my $script = File::Basename::basename($0);
252   my $SELF = catfile $FindBin::Bin, $script;
253
254   # POSIX unmasks the sigprocmask properly
255   my $sigset = POSIX::SigSet->new();
256   my $action = POSIX::SigAction->new('sigHUP_handler',
257                                      $sigset,
258                                      &POSIX::SA_NODEFER);
259   POSIX::sigaction(&POSIX::SIGHUP, $action);
260
261   sub sigHUP_handler {
262       print "got SIGHUP\n";
263       exec($SELF, @ARGV) or die "Couldn't restart: $!\n";
264   }
265
266   code();
267
268   sub code {
269       print "PID: $$\n";
270       print "ARGV: @ARGV\n";
271       my $c = 0;
272       while (++$c) {
273           sleep 2;
274           print "$c\n";
275       }
276   }
277   __END__
278
279
280 =head1 Named Pipes
281
282 A named pipe (often referred to as a FIFO) is an old Unix IPC
283 mechanism for processes communicating on the same machine.  It works
284 just like a regular, connected anonymous pipes, except that the
285 processes rendezvous using a filename and don't have to be related.
286
287 To create a named pipe, use the C<POSIX::mkfifo()> function.
288
289     use POSIX qw(mkfifo);
290     mkfifo($path, 0700) or die "mkfifo $path failed: $!";
291
292 You can also use the Unix command mknod(1) or on some
293 systems, mkfifo(1).  These may not be in your normal path.
294
295     # system return val is backwards, so && not ||
296     #
297     $ENV{PATH} .= ":/etc:/usr/etc";
298     if  (      system('mknod',  $path, 'p')
299             && system('mkfifo', $path) )
300     {
301         die "mk{nod,fifo} $path failed";
302     }
303
304
305 A fifo is convenient when you want to connect a process to an unrelated
306 one.  When you open a fifo, the program will block until there's something
307 on the other end.
308
309 For example, let's say you'd like to have your F<.signature> file be a
310 named pipe that has a Perl program on the other end.  Now every time any
311 program (like a mailer, news reader, finger program, etc.) tries to read
312 from that file, the reading program will block and your program will
313 supply the new signature.  We'll use the pipe-checking file test B<-p>
314 to find out whether anyone (or anything) has accidentally removed our fifo.
315
316     chdir; # go home
317     $FIFO = '.signature';
318
319     while (1) {
320         unless (-p $FIFO) {
321             unlink $FIFO;
322             require POSIX;
323             POSIX::mkfifo($FIFO, 0700)
324                 or die "can't mkfifo $FIFO: $!";
325         }
326
327         # next line blocks until there's a reader
328         open (FIFO, "> $FIFO") || die "can't write $FIFO: $!";
329         print FIFO "John Smith (smith\@host.org)\n", `fortune -s`;
330         close FIFO;
331         sleep 2;    # to avoid dup signals
332     }
333
334 =head2 Deferred Signals (Safe Signals)
335
336 In Perls before Perl 5.7.3 by installing Perl code to deal with
337 signals, you were exposing yourself to danger from two things.  First,
338 few system library functions are re-entrant.  If the signal interrupts
339 while Perl is executing one function (like malloc(3) or printf(3)),
340 and your signal handler then calls the same function again, you could
341 get unpredictable behavior--often, a core dump.  Second, Perl isn't
342 itself re-entrant at the lowest levels.  If the signal interrupts Perl
343 while Perl is changing its own internal data structures, similarly
344 unpredictable behaviour may result.
345
346 There were two things you could do, knowing this: be paranoid or be
347 pragmatic.  The paranoid approach was to do as little as possible in your
348 signal handler.  Set an existing integer variable that already has a
349 value, and return.  This doesn't help you if you're in a slow system call,
350 which will just restart.  That means you have to C<die> to longjmp(3) out
351 of the handler.  Even this is a little cavalier for the true paranoiac,
352 who avoids C<die> in a handler because the system I<is> out to get you.
353 The pragmatic approach was to say "I know the risks, but prefer the
354 convenience", and to do anything you wanted in your signal handler,
355 and be prepared to clean up core dumps now and again.
356
357 Perl 5.7.3 and later avoid these problems by "deferring" signals.
358 That is, when the signal is delivered to the process by
359 the system (to the C code that implements Perl) a flag is set, and the
360 handler returns immediately. Then at strategic "safe" points in the
361 Perl interpreter (e.g. when it is about to execute a new opcode) the
362 flags are checked and the Perl level handler from %SIG is
363 executed. The "deferred" scheme allows much more flexibility in the
364 coding of signal handler as we know Perl interpreter is in a safe
365 state, and that we are not in a system library function when the
366 handler is called.  However the implementation does differ from
367 previous Perls in the following ways:
368
369 =over 4
370
371 =item Long-running opcodes
372
373 As the Perl interpreter only looks at the signal flags when it is about
374 to execute a new opcode, a signal that arrives during a long-running
375 opcode (e.g. a regular expression operation on a very large string) will
376 not be seen until the current opcode completes.
377
378 N.B. If a signal of any given type fires multiple times during an opcode 
379 (such as from a fine-grained timer), the handler for that signal will
380 only be called once after the opcode completes, and all the other
381 instances will be discarded.  Furthermore, if your system's signal queue
382 gets flooded to the point that there are signals that have been raised
383 but not yet caught (and thus not deferred) at the time an opcode
384 completes, those signals may well be caught and deferred during
385 subsequent opcodes, with sometimes surprising results.  For example, you
386 may see alarms delivered even after calling C<alarm(0)> as the latter
387 stops the raising of alarms but does not cancel the delivery of alarms
388 raised but not yet caught.  Do not depend on the behaviors described in
389 this paragraph as they are side effects of the current implementation and
390 may change in future versions of Perl.
391
392
393 =item Interrupting IO
394
395 When a signal is delivered (e.g. INT control-C) the operating system
396 breaks into IO operations like C<read> (used to implement Perls
397 E<lt>E<gt> operator). On older Perls the handler was called
398 immediately (and as C<read> is not "unsafe" this worked well). With
399 the "deferred" scheme the handler is not called immediately, and if
400 Perl is using system's C<stdio> library that library may re-start the
401 C<read> without returning to Perl and giving it a chance to call the
402 %SIG handler. If this happens on your system the solution is to use
403 C<:perlio> layer to do IO - at least on those handles which you want
404 to be able to break into with signals. (The C<:perlio> layer checks
405 the signal flags and calls %SIG handlers before resuming IO operation.)
406
407 Note that the default in Perl 5.7.3 and later is to automatically use
408 the C<:perlio> layer.
409
410 Note that some networking library functions like gethostbyname() are
411 known to have their own implementations of timeouts which may conflict
412 with your timeouts.  If you are having problems with such functions,
413 you can try using the POSIX sigaction() function, which bypasses the
414 Perl safe signals (note that this means subjecting yourself to
415 possible memory corruption, as described above).  Instead of setting
416 C<$SIG{ALRM}>:
417
418    local $SIG{ALRM} = sub { die "alarm" };
419
420 try something like the following:
421
422     use POSIX qw(SIGALRM);
423     POSIX::sigaction(SIGALRM,
424                      POSIX::SigAction->new(sub { die "alarm" }))
425           or die "Error setting SIGALRM handler: $!\n";
426
427 Another way to disable the safe signal behavior locally is to use
428 the C<Perl::Unsafe::Signals> module from CPAN (which will affect
429 all signals).
430
431 =item Restartable system calls
432
433 On systems that supported it, older versions of Perl used the
434 SA_RESTART flag when installing %SIG handlers.  This meant that
435 restartable system calls would continue rather than returning when
436 a signal arrived.  In order to deliver deferred signals promptly,
437 Perl 5.7.3 and later do I<not> use SA_RESTART.  Consequently, 
438 restartable system calls can fail (with $! set to C<EINTR>) in places
439 where they previously would have succeeded.
440
441 Note that the default C<:perlio> layer will retry C<read>, C<write>
442 and C<close> as described above and that interrupted C<wait> and 
443 C<waitpid> calls will always be retried.
444
445 =item Signals as "faults"
446
447 Certain signals, e.g. SEGV, ILL, and BUS, are generated as a result of
448 virtual memory or other "faults". These are normally fatal and there is
449 little a Perl-level handler can do with them, so Perl now delivers them
450 immediately rather than attempting to defer them.
451
452 =item Signals triggered by operating system state
453
454 On some operating systems certain signal handlers are supposed to "do
455 something" before returning. One example can be CHLD or CLD which
456 indicates a child process has completed. On some operating systems the
457 signal handler is expected to C<wait> for the completed child
458 process. On such systems the deferred signal scheme will not work for
459 those signals (it does not do the C<wait>). Again the failure will
460 look like a loop as the operating system will re-issue the signal as
461 there are un-waited-for completed child processes.
462
463 =back
464
465 If you want the old signal behaviour back regardless of possible
466 memory corruption, set the environment variable C<PERL_SIGNALS> to
467 C<"unsafe"> (a new feature since Perl 5.8.1).
468
469 =head1 Using open() for IPC
470
471 Perl's basic open() statement can also be used for unidirectional
472 interprocess communication by either appending or prepending a pipe
473 symbol to the second argument to open().  Here's how to start
474 something up in a child process you intend to write to:
475
476     open(SPOOLER, "| cat -v | lpr -h 2>/dev/null")
477                     || die "can't fork: $!";
478     local $SIG{PIPE} = sub { die "spooler pipe broke" };
479     print SPOOLER "stuff\n";
480     close SPOOLER || die "bad spool: $! $?";
481
482 And here's how to start up a child process you intend to read from:
483
484     open(STATUS, "netstat -an 2>&1 |")
485                     || die "can't fork: $!";
486     while (<STATUS>) {
487         next if /^(tcp|udp)/;
488         print;
489     }
490     close STATUS || die "bad netstat: $! $?";
491
492 If one can be sure that a particular program is a Perl script that is
493 expecting filenames in @ARGV, the clever programmer can write something
494 like this:
495
496     % program f1 "cmd1|" - f2 "cmd2|" f3 < tmpfile
497
498 and irrespective of which shell it's called from, the Perl program will
499 read from the file F<f1>, the process F<cmd1>, standard input (F<tmpfile>
500 in this case), the F<f2> file, the F<cmd2> command, and finally the F<f3>
501 file.  Pretty nifty, eh?
502
503 You might notice that you could use backticks for much the
504 same effect as opening a pipe for reading:
505
506     print grep { !/^(tcp|udp)/ } `netstat -an 2>&1`;
507     die "bad netstat" if $?;
508
509 While this is true on the surface, it's much more efficient to process the
510 file one line or record at a time because then you don't have to read the
511 whole thing into memory at once.  It also gives you finer control of the
512 whole process, letting you to kill off the child process early if you'd
513 like.
514
515 Be careful to check both the open() and the close() return values.  If
516 you're I<writing> to a pipe, you should also trap SIGPIPE.  Otherwise,
517 think of what happens when you start up a pipe to a command that doesn't
518 exist: the open() will in all likelihood succeed (it only reflects the
519 fork()'s success), but then your output will fail--spectacularly.  Perl
520 can't know whether the command worked because your command is actually
521 running in a separate process whose exec() might have failed.  Therefore,
522 while readers of bogus commands return just a quick end of file, writers
523 to bogus command will trigger a signal they'd better be prepared to
524 handle.  Consider:
525
526     open(FH, "|bogus")  or die "can't fork: $!";
527     print FH "bang\n"   or die "can't write: $!";
528     close FH            or die "can't close: $!";
529
530 That won't blow up until the close, and it will blow up with a SIGPIPE.
531 To catch it, you could use this:
532
533     $SIG{PIPE} = 'IGNORE';
534     open(FH, "|bogus")  or die "can't fork: $!";
535     print FH "bang\n"   or die "can't write: $!";
536     close FH            or die "can't close: status=$?";
537
538 =head2 Filehandles
539
540 Both the main process and any child processes it forks share the same
541 STDIN, STDOUT, and STDERR filehandles.  If both processes try to access
542 them at once, strange things can happen.  You may also want to close
543 or reopen the filehandles for the child.  You can get around this by
544 opening your pipe with open(), but on some systems this means that the
545 child process cannot outlive the parent.
546
547 =head2 Background Processes
548
549 You can run a command in the background with:
550
551     system("cmd &");
552
553 The command's STDOUT and STDERR (and possibly STDIN, depending on your
554 shell) will be the same as the parent's.  You won't need to catch
555 SIGCHLD because of the double-fork taking place (see below for more
556 details).
557
558 =head2 Complete Dissociation of Child from Parent
559
560 In some cases (starting server processes, for instance) you'll want to
561 completely dissociate the child process from the parent.  This is
562 often called daemonization.  A well behaved daemon will also chdir()
563 to the root directory (so it doesn't prevent unmounting the filesystem
564 containing the directory from which it was launched) and redirect its
565 standard file descriptors from and to F</dev/null> (so that random
566 output doesn't wind up on the user's terminal).
567
568     use POSIX 'setsid';
569
570     sub daemonize {
571         chdir '/'                      or die "Can't chdir to /: $!";
572         open STDIN, '/dev/null'        or die "Can't read /dev/null: $!";
573         open STDOUT, '>/dev/null'
574                                        or die "Can't write to /dev/null: $!";
575         defined(my $pid = fork)        or die "Can't fork: $!";
576         exit if $pid;
577         die "Can't start a new session: $!" if setsid == -1;
578         open STDERR, '>&STDOUT'        or die "Can't dup stdout: $!";
579     }
580
581 The fork() has to come before the setsid() to ensure that you aren't a
582 process group leader (the setsid() will fail if you are).  If your
583 system doesn't have the setsid() function, open F</dev/tty> and use the
584 C<TIOCNOTTY> ioctl() on it instead.  See tty(4) for details.
585
586 Non-Unix users should check their Your_OS::Process module for other
587 solutions.
588
589 =head2 Safe Pipe Opens
590
591 Another interesting approach to IPC is making your single program go
592 multiprocess and communicate between (or even amongst) yourselves.  The
593 open() function will accept a file argument of either C<"-|"> or C<"|-">
594 to do a very interesting thing: it forks a child connected to the
595 filehandle you've opened.  The child is running the same program as the
596 parent.  This is useful for safely opening a file when running under an
597 assumed UID or GID, for example.  If you open a pipe I<to> minus, you can
598 write to the filehandle you opened and your kid will find it in his
599 STDIN.  If you open a pipe I<from> minus, you can read from the filehandle
600 you opened whatever your kid writes to his STDOUT.
601
602     use English '-no_match_vars';
603     my $sleep_count = 0;
604
605     do {
606         $pid = open(KID_TO_WRITE, "|-");
607         unless (defined $pid) {
608             warn "cannot fork: $!";
609             die "bailing out" if $sleep_count++ > 6;
610             sleep 10;
611         }
612     } until defined $pid;
613
614     if ($pid) {  # parent
615         print KID_TO_WRITE @some_data;
616         close(KID_TO_WRITE) || warn "kid exited $?";
617     } else {     # child
618         ($EUID, $EGID) = ($UID, $GID); # suid progs only
619         open (FILE, "> /safe/file")
620             || die "can't open /safe/file: $!";
621         while (<STDIN>) {
622             print FILE; # child's STDIN is parent's KID_TO_WRITE
623         }
624         exit;  # don't forget this
625     }
626
627 Another common use for this construct is when you need to execute
628 something without the shell's interference.  With system(), it's
629 straightforward, but you can't use a pipe open or backticks safely.
630 That's because there's no way to stop the shell from getting its hands on
631 your arguments.   Instead, use lower-level control to call exec() directly.
632
633 Here's a safe backtick or pipe open for read:
634
635     # add error processing as above
636     $pid = open(KID_TO_READ, "-|");
637
638     if ($pid) {   # parent
639         while (<KID_TO_READ>) {
640             # do something interesting
641         }
642         close(KID_TO_READ) || warn "kid exited $?";
643
644     } else {      # child
645         ($EUID, $EGID) = ($UID, $GID); # suid only
646         exec($program, @options, @args)
647             || die "can't exec program: $!";
648         # NOTREACHED
649     }
650
651
652 And here's a safe pipe open for writing:
653
654     # add error processing as above
655     $pid = open(KID_TO_WRITE, "|-");
656     $SIG{PIPE} = sub { die "whoops, $program pipe broke" };
657
658     if ($pid) {  # parent
659         for (@data) {
660             print KID_TO_WRITE;
661         }
662         close(KID_TO_WRITE) || warn "kid exited $?";
663
664     } else {     # child
665         ($EUID, $EGID) = ($UID, $GID);
666         exec($program, @options, @args)
667             || die "can't exec program: $!";
668         # NOTREACHED
669     }
670
671 It is very easy to dead-lock a process using this form of open(), or
672 indeed any use of pipe() and multiple sub-processes.  The above
673 example is 'safe' because it is simple and calls exec().  See
674 L</"Avoiding Pipe Deadlocks"> for general safety principles, but there
675 are extra gotchas with Safe Pipe Opens.
676
677 In particular, if you opened the pipe using C<open FH, "|-">, then you
678 cannot simply use close() in the parent process to close an unwanted
679 writer.  Consider this code:
680
681     $pid = open WRITER, "|-";
682     defined $pid or die "fork failed; $!";
683     if ($pid) {
684         if (my $sub_pid = fork()) {
685             close WRITER;
686             # do something else...
687         }
688         else {
689             # write to WRITER...
690             exit;
691         }
692     }
693     else {
694         # do something with STDIN...
695         exit;
696     }
697
698 In the above, the true parent does not want to write to the WRITER
699 filehandle, so it closes it.  However, because WRITER was opened using
700 C<open FH, "|-">, it has a special behaviour: closing it will call
701 waitpid() (see L<perlfunc/waitpid>), which waits for the sub-process
702 to exit.  If the child process ends up waiting for something happening
703 in the section marked "do something else", then you have a deadlock.
704
705 This can also be a problem with intermediate sub-processes in more
706 complicated code, which will call waitpid() on all open filehandles
707 during global destruction; in no predictable order.
708
709 To solve this, you must manually use pipe(), fork(), and the form of
710 open() which sets one file descriptor to another, as below:
711
712     pipe(READER, WRITER);
713     $pid = fork();
714     defined $pid or die "fork failed; $!";
715     if ($pid) {
716         close READER;
717         if (my $sub_pid = fork()) {
718             close WRITER;
719         }
720         else {
721             # write to WRITER...
722             exit;
723         }
724         # write to WRITER...
725     }
726     else {
727         open STDIN, "<&READER";
728         close WRITER;
729         # do something...
730         exit;
731     }
732
733 Since Perl 5.8.0, you can also use the list form of C<open> for pipes :
734 the syntax
735
736     open KID_PS, "-|", "ps", "aux" or die $!;
737
738 forks the ps(1) command (without spawning a shell, as there are more than
739 three arguments to open()), and reads its standard output via the
740 C<KID_PS> filehandle.  The corresponding syntax to write to command
741 pipes (with C<"|-"> in place of C<"-|">) is also implemented.
742
743 Note that these operations are full Unix forks, which means they may not be
744 correctly implemented on alien systems.  Additionally, these are not true
745 multithreading.  If you'd like to learn more about threading, see the
746 F<modules> file mentioned below in the SEE ALSO section.
747
748 =head2 Avoiding Pipe Deadlocks
749
750 In general, if you have more than one sub-process, you need to be very
751 careful that any process which does not need the writer half of any
752 pipe you create for inter-process communication does not have it open.
753
754 The reason for this is that any child process which is reading from
755 the pipe and expecting an EOF will never receive it, and therefore
756 never exit.  A single process closing a pipe is not enough to close it;
757 the last process with the pipe open must close it for it to read EOF.
758
759 Certain built-in Unix features help prevent this most of
760 the time.  For instance, filehandles have a 'close on exec' flag (set
761 I<en masse> with Perl using the C<$^F> L<perlvar>), so that any
762 filehandles which you didn't explicitly route to the STDIN, STDOUT or
763 STDERR of a child I<program> will automatically be closed for you.
764
765 So, always explicitly and immediately call close() on the writable end
766 of any pipe, unless that process is actually writing to it.  If you
767 don't explicitly call close() then be warned Perl will still close()
768 all the filehandles during global destruction.  As warned above, if
769 those filehandles were opened with Safe Pipe Open, they will also call
770 waitpid() and you might again deadlock.
771
772 =head2 Bidirectional Communication with Another Process
773
774 While this works reasonably well for unidirectional communication, what
775 about bidirectional communication?  The obvious thing you'd like to do
776 doesn't actually work:
777
778     open(PROG_FOR_READING_AND_WRITING, "| some program |")
779
780 and if you forget to use the C<use warnings> pragma or the B<-w> flag,
781 then you'll miss out entirely on the diagnostic message:
782
783     Can't do bidirectional pipe at -e line 1.
784
785 If you really want to, you can use the standard open2() library function
786 to catch both ends.  There's also an open3() for tridirectional I/O so you
787 can also catch your child's STDERR, but doing so would then require an
788 awkward select() loop and wouldn't allow you to use normal Perl input
789 operations.
790
791 If you look at its source, you'll see that open2() uses low-level
792 primitives like Unix pipe() and exec() calls to create all the connections.
793 While it might have been slightly more efficient by using socketpair(), it
794 would have then been even less portable than it already is.  The open2()
795 and open3() functions are  unlikely to work anywhere except on a Unix
796 system or some other one purporting to be POSIX compliant.
797
798 Here's an example of using open2():
799
800     use FileHandle;
801     use IPC::Open2;
802     $pid = open2(*Reader, *Writer, "cat -u -n" );
803     print Writer "stuff\n";
804     $got = <Reader>;
805
806 The problem with this is that Unix buffering is really going to
807 ruin your day.  Even though your C<Writer> filehandle is auto-flushed,
808 and the process on the other end will get your data in a timely manner,
809 you can't usually do anything to force it to give it back to you
810 in a similarly quick fashion.  In this case, we could, because we
811 gave I<cat> a B<-u> flag to make it unbuffered.  But very few Unix
812 commands are designed to operate over pipes, so this seldom works
813 unless you yourself wrote the program on the other end of the
814 double-ended pipe.
815
816 A solution to this is the nonstandard F<Comm.pl> library.  It uses
817 pseudo-ttys to make your program behave more reasonably:
818
819     require 'Comm.pl';
820     $ph = open_proc('cat -n');
821     for (1..10) {
822         print $ph "a line\n";
823         print "got back ", scalar <$ph>;
824     }
825
826 This way you don't have to have control over the source code of the
827 program you're using.  The F<Comm> library also has expect()
828 and interact() functions.  Find the library (and we hope its
829 successor F<IPC::Chat>) at your nearest CPAN archive as detailed
830 in the SEE ALSO section below.
831
832 The newer Expect.pm module from CPAN also addresses this kind of thing.
833 This module requires two other modules from CPAN: IO::Pty and IO::Stty.
834 It sets up a pseudo-terminal to interact with programs that insist on
835 using talking to the terminal device driver.  If your system is
836 amongst those supported, this may be your best bet.
837
838 =head2 Bidirectional Communication with Yourself
839
840 If you want, you may make low-level pipe() and fork()
841 to stitch this together by hand.  This example only
842 talks to itself, but you could reopen the appropriate
843 handles to STDIN and STDOUT and call other processes.
844
845     #!/usr/bin/perl -w
846     # pipe1 - bidirectional communication using two pipe pairs
847     #         designed for the socketpair-challenged
848     use IO::Handle;               # thousands of lines just for autoflush :-(
849     pipe(PARENT_RDR, CHILD_WTR);  # XXX: failure?
850     pipe(CHILD_RDR,  PARENT_WTR); # XXX: failure?
851     CHILD_WTR->autoflush(1);
852     PARENT_WTR->autoflush(1);
853
854     if ($pid = fork) {
855         close PARENT_RDR; close PARENT_WTR;
856         print CHILD_WTR "Parent Pid $$ is sending this\n";
857         chomp($line = <CHILD_RDR>);
858         print "Parent Pid $$ just read this: `$line'\n";
859         close CHILD_RDR; close CHILD_WTR;
860         waitpid($pid,0);
861     } else {
862         die "cannot fork: $!" unless defined $pid;
863         close CHILD_RDR; close CHILD_WTR;
864         chomp($line = <PARENT_RDR>);
865         print "Child Pid $$ just read this: `$line'\n";
866         print PARENT_WTR "Child Pid $$ is sending this\n";
867         close PARENT_RDR; close PARENT_WTR;
868         exit;
869     }
870
871 But you don't actually have to make two pipe calls.  If you
872 have the socketpair() system call, it will do this all for you.
873
874     #!/usr/bin/perl -w
875     # pipe2 - bidirectional communication using socketpair
876     #   "the best ones always go both ways"
877
878     use Socket;
879     use IO::Handle;  # thousands of lines just for autoflush :-(
880     # We say AF_UNIX because although *_LOCAL is the
881     # POSIX 1003.1g form of the constant, many machines
882     # still don't have it.
883     socketpair(CHILD, PARENT, AF_UNIX, SOCK_STREAM, PF_UNSPEC)
884                                 or  die "socketpair: $!";
885
886     CHILD->autoflush(1);
887     PARENT->autoflush(1);
888
889     if ($pid = fork) {
890         close PARENT;
891         print CHILD "Parent Pid $$ is sending this\n";
892         chomp($line = <CHILD>);
893         print "Parent Pid $$ just read this: `$line'\n";
894         close CHILD;
895         waitpid($pid,0);
896     } else {
897         die "cannot fork: $!" unless defined $pid;
898         close CHILD;
899         chomp($line = <PARENT>);
900         print "Child Pid $$ just read this: `$line'\n";
901         print PARENT "Child Pid $$ is sending this\n";
902         close PARENT;
903         exit;
904     }
905
906 =head1 Sockets: Client/Server Communication
907
908 While not limited to Unix-derived operating systems (e.g., WinSock on PCs
909 provides socket support, as do some VMS libraries), you may not have
910 sockets on your system, in which case this section probably isn't going to do
911 you much good.  With sockets, you can do both virtual circuits (i.e., TCP
912 streams) and datagrams (i.e., UDP packets).  You may be able to do even more
913 depending on your system.
914
915 The Perl function calls for dealing with sockets have the same names as
916 the corresponding system calls in C, but their arguments tend to differ
917 for two reasons: first, Perl filehandles work differently than C file
918 descriptors.  Second, Perl already knows the length of its strings, so you
919 don't need to pass that information.
920
921 One of the major problems with old socket code in Perl was that it used
922 hard-coded values for some of the constants, which severely hurt
923 portability.  If you ever see code that does anything like explicitly
924 setting C<$AF_INET = 2>, you know you're in for big trouble:  An
925 immeasurably superior approach is to use the C<Socket> module, which more
926 reliably grants access to various constants and functions you'll need.
927
928 If you're not writing a server/client for an existing protocol like
929 NNTP or SMTP, you should give some thought to how your server will
930 know when the client has finished talking, and vice-versa.  Most
931 protocols are based on one-line messages and responses (so one party
932 knows the other has finished when a "\n" is received) or multi-line
933 messages and responses that end with a period on an empty line
934 ("\n.\n" terminates a message/response).
935
936 =head2 Internet Line Terminators
937
938 The Internet line terminator is "\015\012".  Under ASCII variants of
939 Unix, that could usually be written as "\r\n", but under other systems,
940 "\r\n" might at times be "\015\015\012", "\012\012\015", or something
941 completely different.  The standards specify writing "\015\012" to be
942 conformant (be strict in what you provide), but they also recommend
943 accepting a lone "\012" on input (but be lenient in what you require).
944 We haven't always been very good about that in the code in this manpage,
945 but unless you're on a Mac, you'll probably be ok.
946
947 =head2 Internet TCP Clients and Servers
948
949 Use Internet-domain sockets when you want to do client-server
950 communication that might extend to machines outside of your own system.
951
952 Here's a sample TCP client using Internet-domain sockets:
953
954     #!/usr/bin/perl -w
955     use strict;
956     use Socket;
957     my ($remote,$port, $iaddr, $paddr, $proto, $line);
958
959     $remote  = shift || 'localhost';
960     $port    = shift || 2345;  # random port
961     if ($port =~ /\D/) { $port = getservbyname($port, 'tcp') }
962     die "No port" unless $port;
963     $iaddr   = inet_aton($remote)       || die "no host: $remote";
964     $paddr   = sockaddr_in($port, $iaddr);
965
966     $proto   = getprotobyname('tcp');
967     socket(SOCK, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)  || die "socket: $!";
968     connect(SOCK, $paddr)    || die "connect: $!";
969     while (defined($line = <SOCK>)) {
970         print $line;
971     }
972
973     close (SOCK)        || die "close: $!";
974     exit;
975
976 And here's a corresponding server to go along with it.  We'll
977 leave the address as INADDR_ANY so that the kernel can choose
978 the appropriate interface on multihomed hosts.  If you want sit
979 on a particular interface (like the external side of a gateway
980 or firewall machine), you should fill this in with your real address
981 instead.
982
983     #!/usr/bin/perl -Tw
984     use strict;
985     BEGIN { $ENV{PATH} = '/usr/ucb:/bin' }
986     use Socket;
987     use Carp;
988     my $EOL = "\015\012";
989
990     sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime, "\n" }
991
992     my $port = shift || 2345;
993     my $proto = getprotobyname('tcp');
994
995     ($port) = $port =~ /^(\d+)$/                        or die "invalid port";
996
997     socket(Server, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)    || die "socket: $!";
998     setsockopt(Server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
999                pack("l", 1))    || die "setsockopt: $!";
1000     bind(Server, sockaddr_in($port, INADDR_ANY))    || die "bind: $!";
1001     listen(Server,SOMAXCONN)    || die "listen: $!";
1002
1003     logmsg "server started on port $port";
1004
1005     my $paddr;
1006
1007     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
1008
1009     for ( ; $paddr = accept(Client,Server); close Client) {
1010         my($port,$iaddr) = sockaddr_in($paddr);
1011         my $name = gethostbyaddr($iaddr,AF_INET);
1012
1013         logmsg "connection from $name [",
1014                 inet_ntoa($iaddr), "]
1015                 at port $port";
1016
1017         print Client "Hello there, $name, it's now ",
1018                         scalar localtime, $EOL;
1019     }
1020
1021 And here's a multithreaded version.  It's multithreaded in that
1022 like most typical servers, it spawns (forks) a slave server to
1023 handle the client request so that the master server can quickly
1024 go back to service a new client.
1025
1026     #!/usr/bin/perl -Tw
1027     use strict;
1028     BEGIN { $ENV{PATH} = '/usr/ucb:/bin' }
1029     use Socket;
1030     use Carp;
1031     my $EOL = "\015\012";
1032
1033     sub spawn;  # forward declaration
1034     sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime, "\n" }
1035
1036     my $port = shift || 2345;
1037     my $proto = getprotobyname('tcp');
1038
1039     ($port) = $port =~ /^(\d+)$/                        or die "invalid port";
1040
1041     socket(Server, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)    || die "socket: $!";
1042     setsockopt(Server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
1043                pack("l", 1))         || die "setsockopt: $!";
1044     bind(Server, sockaddr_in($port, INADDR_ANY))|| die "bind: $!";
1045     listen(Server,SOMAXCONN)         || die "listen: $!";
1046
1047     logmsg "server started on port $port";
1048
1049     my $waitedpid = 0;
1050     my $paddr;
1051
1052     use POSIX ":sys_wait_h";
1053     use Errno;
1054
1055     sub REAPER {
1056         local $!;   # don't let waitpid() overwrite current error
1057         while ((my $pid = waitpid(-1,WNOHANG)) > 0 && WIFEXITED($?)) {
1058             logmsg "reaped $waitedpid" . ($? ? " with exit $?" : '');
1059         }
1060         $SIG{CHLD} = \&REAPER;  # loathe SysV
1061     }
1062
1063     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
1064
1065     while(1) {
1066         $paddr = accept(Client, Server) || do {
1067             # try again if accept() returned because a signal was received
1068             next if $!{EINTR};
1069             die "accept: $!";
1070         };
1071         my ($port, $iaddr) = sockaddr_in($paddr);
1072         my $name = gethostbyaddr($iaddr, AF_INET);
1073
1074         logmsg "connection from $name [",
1075                inet_ntoa($iaddr),
1076                "] at port $port";
1077
1078         spawn sub {
1079             $|=1;
1080             print "Hello there, $name, it's now ", scalar localtime, $EOL;
1081             exec '/usr/games/fortune'       # XXX: `wrong' line terminators
1082                 or confess "can't exec fortune: $!";
1083         };
1084         close Client;
1085     }
1086
1087     sub spawn {
1088         my $coderef = shift;
1089
1090         unless (@_ == 0 && $coderef && ref($coderef) eq 'CODE') {
1091             confess "usage: spawn CODEREF";
1092         }
1093
1094         my $pid;
1095         if (! defined($pid = fork)) {
1096             logmsg "cannot fork: $!";
1097             return;
1098         } 
1099         elsif ($pid) {
1100             logmsg "begat $pid";
1101             return; # I'm the parent
1102         }
1103         # else I'm the child -- go spawn
1104
1105         open(STDIN,  "<&Client")   || die "can't dup client to stdin";
1106         open(STDOUT, ">&Client")   || die "can't dup client to stdout";
1107         ## open(STDERR, ">&STDOUT") || die "can't dup stdout to stderr";
1108         exit &$coderef();
1109     }
1110
1111 This server takes the trouble to clone off a child version via fork()
1112 for each incoming request.  That way it can handle many requests at
1113 once, which you might not always want.  Even if you don't fork(), the
1114 listen() will allow that many pending connections.  Forking servers
1115 have to be particularly careful about cleaning up their dead children
1116 (called "zombies" in Unix parlance), because otherwise you'll quickly
1117 fill up your process table.  The REAPER subroutine is used here to
1118 call waitpid() for any child processes that have finished, thereby
1119 ensuring that they terminate cleanly and don't join the ranks of the
1120 living dead.
1121
1122 Within the while loop we call accept() and check to see if it returns
1123 a false value.  This would normally indicate a system error that needs
1124 to be reported.  However the introduction of safe signals (see
1125 L</Deferred Signals (Safe Signals)> above) in Perl 5.7.3 means that
1126 accept() may also be interrupted when the process receives a signal.
1127 This typically happens when one of the forked sub-processes exits and
1128 notifies the parent process with a CHLD signal.  
1129
1130 If accept() is interrupted by a signal then $! will be set to EINTR.
1131 If this happens then we can safely continue to the next iteration of
1132 the loop and another call to accept().  It is important that your
1133 signal handling code doesn't modify the value of $! or this test will
1134 most likely fail.  In the REAPER subroutine we create a local version
1135 of $! before calling waitpid().  When waitpid() sets $! to ECHILD (as
1136 it inevitably does when it has no more children waiting), it will
1137 update the local copy leaving the original unchanged.
1138
1139 We suggest that you use the B<-T> flag to use taint checking (see L<perlsec>)
1140 even if we aren't running setuid or setgid.  This is always a good idea
1141 for servers and other programs run on behalf of someone else (like CGI
1142 scripts), because it lessens the chances that people from the outside will
1143 be able to compromise your system.
1144
1145 Let's look at another TCP client.  This one connects to the TCP "time"
1146 service on a number of different machines and shows how far their clocks
1147 differ from the system on which it's being run:
1148
1149     #!/usr/bin/perl  -w
1150     use strict;
1151     use Socket;
1152
1153     my $SECS_of_70_YEARS = 2208988800;
1154     sub ctime { scalar localtime(shift) }
1155
1156     my $iaddr = gethostbyname('localhost');
1157     my $proto = getprotobyname('tcp');
1158     my $port = getservbyname('time', 'tcp');
1159     my $paddr = sockaddr_in(0, $iaddr);
1160     my($host);
1161
1162     $| = 1;
1163     printf "%-24s %8s %s\n",  "localhost", 0, ctime(time());
1164
1165     foreach $host (@ARGV) {
1166         printf "%-24s ", $host;
1167         my $hisiaddr = inet_aton($host)     || die "unknown host";
1168         my $hispaddr = sockaddr_in($port, $hisiaddr);
1169         socket(SOCKET, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)   || die "socket: $!";
1170         connect(SOCKET, $hispaddr)          || die "connect: $!";
1171         my $rtime = '    ';
1172         read(SOCKET, $rtime, 4);
1173         close(SOCKET);
1174         my $histime = unpack("N", $rtime) - $SECS_of_70_YEARS;
1175         printf "%8d %s\n", $histime - time, ctime($histime);
1176     }
1177
1178 =head2 Unix-Domain TCP Clients and Servers
1179
1180 That's fine for Internet-domain clients and servers, but what about local
1181 communications?  While you can use the same setup, sometimes you don't
1182 want to.  Unix-domain sockets are local to the current host, and are often
1183 used internally to implement pipes.  Unlike Internet domain sockets, Unix
1184 domain sockets can show up in the file system with an ls(1) listing.
1185
1186     % ls -l /dev/log
1187     srw-rw-rw-  1 root            0 Oct 31 07:23 /dev/log
1188
1189 You can test for these with Perl's B<-S> file test:
1190
1191     unless ( -S '/dev/log' ) {
1192         die "something's wicked with the log system";
1193     }
1194
1195 Here's a sample Unix-domain client:
1196
1197     #!/usr/bin/perl -w
1198     use Socket;
1199     use strict;
1200     my ($rendezvous, $line);
1201
1202     $rendezvous = shift || 'catsock';
1203     socket(SOCK, PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)     || die "socket: $!";
1204     connect(SOCK, sockaddr_un($rendezvous))   || die "connect: $!";
1205     while (defined($line = <SOCK>)) {
1206         print $line;
1207     }
1208     exit;
1209
1210 And here's a corresponding server.  You don't have to worry about silly
1211 network terminators here because Unix domain sockets are guaranteed
1212 to be on the localhost, and thus everything works right.
1213
1214     #!/usr/bin/perl -Tw
1215     use strict;
1216     use Socket;
1217     use Carp;
1218
1219     BEGIN { $ENV{PATH} = '/usr/ucb:/bin' }
1220     sub spawn;  # forward declaration
1221     sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime, "\n" }
1222
1223     my $NAME = 'catsock';
1224     my $uaddr = sockaddr_un($NAME);
1225     my $proto = getprotobyname('tcp');
1226
1227     socket(Server,PF_UNIX,SOCK_STREAM,0)    || die "socket: $!";
1228     unlink($NAME);
1229     bind  (Server, $uaddr)                  || die "bind: $!";
1230     listen(Server,SOMAXCONN)                || die "listen: $!";
1231
1232     logmsg "server started on $NAME";
1233
1234     my $waitedpid;
1235
1236     use POSIX ":sys_wait_h";
1237     sub REAPER {
1238         my $child;
1239         while (($waitedpid = waitpid(-1,WNOHANG)) > 0) {
1240             logmsg "reaped $waitedpid" . ($? ? " with exit $?" : '');
1241         }
1242         $SIG{CHLD} = \&REAPER;  # loathe SysV
1243     }
1244
1245     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
1246
1247
1248     for ( $waitedpid = 0;
1249           accept(Client,Server) || $waitedpid;
1250           $waitedpid = 0, close Client)
1251     {
1252         next if $waitedpid;
1253         logmsg "connection on $NAME";
1254         spawn sub {
1255             print "Hello there, it's now ", scalar localtime, "\n";
1256             exec '/usr/games/fortune' or die "can't exec fortune: $!";
1257         };
1258     }
1259
1260     sub spawn {
1261         my $coderef = shift;
1262
1263         unless (@_ == 0 && $coderef && ref($coderef) eq 'CODE') {
1264             confess "usage: spawn CODEREF";
1265         }
1266
1267         my $pid;
1268         if (!defined($pid = fork)) {
1269             logmsg "cannot fork: $!";
1270             return;
1271         } elsif ($pid) {
1272             logmsg "begat $pid";
1273             return; # I'm the parent
1274         }
1275         # else I'm the child -- go spawn
1276
1277         open(STDIN,  "<&Client")   || die "can't dup client to stdin";
1278         open(STDOUT, ">&Client")   || die "can't dup client to stdout";
1279         ## open(STDERR, ">&STDOUT") || die "can't dup stdout to stderr";
1280         exit &$coderef();
1281     }
1282
1283 As you see, it's remarkably similar to the Internet domain TCP server, so
1284 much so, in fact, that we've omitted several duplicate functions--spawn(),
1285 logmsg(), ctime(), and REAPER()--which are exactly the same as in the
1286 other server.
1287
1288 So why would you ever want to use a Unix domain socket instead of a
1289 simpler named pipe?  Because a named pipe doesn't give you sessions.  You
1290 can't tell one process's data from another's.  With socket programming,
1291 you get a separate session for each client: that's why accept() takes two
1292 arguments.
1293
1294 For example, let's say that you have a long running database server daemon
1295 that you want folks from the World Wide Web to be able to access, but only
1296 if they go through a CGI interface.  You'd have a small, simple CGI
1297 program that does whatever checks and logging you feel like, and then acts
1298 as a Unix-domain client and connects to your private server.
1299
1300 =head1 TCP Clients with IO::Socket
1301
1302 For those preferring a higher-level interface to socket programming, the
1303 IO::Socket module provides an object-oriented approach.  IO::Socket is
1304 included as part of the standard Perl distribution as of the 5.004
1305 release.  If you're running an earlier version of Perl, just fetch
1306 IO::Socket from CPAN, where you'll also find modules providing easy
1307 interfaces to the following systems: DNS, FTP, Ident (RFC 931), NIS and
1308 NISPlus, NNTP, Ping, POP3, SMTP, SNMP, SSLeay, Telnet, and Time--just
1309 to name a few.
1310
1311 =head2 A Simple Client
1312
1313 Here's a client that creates a TCP connection to the "daytime"
1314 service at port 13 of the host name "localhost" and prints out everything
1315 that the server there cares to provide.
1316
1317     #!/usr/bin/perl -w
1318     use IO::Socket;
1319     $remote = IO::Socket::INET->new(
1320                         Proto    => "tcp",
1321                         PeerAddr => "localhost",
1322                         PeerPort => "daytime(13)",
1323                     )
1324                   or die "cannot connect to daytime port at localhost";
1325     while ( <$remote> ) { print }
1326
1327 When you run this program, you should get something back that
1328 looks like this:
1329
1330     Wed May 14 08:40:46 MDT 1997
1331
1332 Here are what those parameters to the C<new> constructor mean:
1333
1334 =over 4
1335
1336 =item C<Proto>
1337
1338 This is which protocol to use.  In this case, the socket handle returned
1339 will be connected to a TCP socket, because we want a stream-oriented
1340 connection, that is, one that acts pretty much like a plain old file.
1341 Not all sockets are this of this type.  For example, the UDP protocol
1342 can be used to make a datagram socket, used for message-passing.
1343
1344 =item C<PeerAddr>
1345
1346 This is the name or Internet address of the remote host the server is
1347 running on.  We could have specified a longer name like C<"www.perl.com">,
1348 or an address like C<"204.148.40.9">.  For demonstration purposes, we've
1349 used the special hostname C<"localhost">, which should always mean the
1350 current machine you're running on.  The corresponding Internet address
1351 for localhost is C<"127.1">, if you'd rather use that.
1352
1353 =item C<PeerPort>
1354
1355 This is the service name or port number we'd like to connect to.
1356 We could have gotten away with using just C<"daytime"> on systems with a
1357 well-configured system services file,[FOOTNOTE: The system services file
1358 is in I</etc/services> under Unix] but just in case, we've specified the
1359 port number (13) in parentheses.  Using just the number would also have
1360 worked, but constant numbers make careful programmers nervous.
1361
1362 =back
1363
1364 Notice how the return value from the C<new> constructor is used as
1365 a filehandle in the C<while> loop?  That's what's called an indirect
1366 filehandle, a scalar variable containing a filehandle.  You can use
1367 it the same way you would a normal filehandle.  For example, you
1368 can read one line from it this way:
1369
1370     $line = <$handle>;
1371
1372 all remaining lines from is this way:
1373
1374     @lines = <$handle>;
1375
1376 and send a line of data to it this way:
1377
1378     print $handle "some data\n";
1379
1380 =head2 A Webget Client
1381
1382 Here's a simple client that takes a remote host to fetch a document
1383 from, and then a list of documents to get from that host.  This is a
1384 more interesting client than the previous one because it first sends
1385 something to the server before fetching the server's response.
1386
1387     #!/usr/bin/perl -w
1388     use IO::Socket;
1389     unless (@ARGV > 1) { die "usage: $0 host document ..." }
1390     $host = shift(@ARGV);
1391     $EOL = "\015\012";
1392     $BLANK = $EOL x 2;
1393     foreach $document ( @ARGV ) {
1394         $remote = IO::Socket::INET->new( Proto     => "tcp",
1395                                          PeerAddr  => $host,
1396                                          PeerPort  => "http(80)",
1397                                         );
1398         unless ($remote) { die "cannot connect to http daemon on $host" }
1399         $remote->autoflush(1);
1400         print $remote "GET $document HTTP/1.0" . $BLANK;
1401         while ( <$remote> ) { print }
1402         close $remote;
1403     }
1404
1405 The web server handing the "http" service, which is assumed to be at
1406 its standard port, number 80.  If the web server you're trying to
1407 connect to is at a different port (like 1080 or 8080), you should specify
1408 as the named-parameter pair, C<< PeerPort => 8080 >>.  The C<autoflush>
1409 method is used on the socket because otherwise the system would buffer
1410 up the output we sent it.  (If you're on a Mac, you'll also need to
1411 change every C<"\n"> in your code that sends data over the network to
1412 be a C<"\015\012"> instead.)
1413
1414 Connecting to the server is only the first part of the process: once you
1415 have the connection, you have to use the server's language.  Each server
1416 on the network has its own little command language that it expects as
1417 input.  The string that we send to the server starting with "GET" is in
1418 HTTP syntax.  In this case, we simply request each specified document.
1419 Yes, we really are making a new connection for each document, even though
1420 it's the same host.  That's the way you always used to have to speak HTTP.
1421 Recent versions of web browsers may request that the remote server leave
1422 the connection open a little while, but the server doesn't have to honor
1423 such a request.
1424
1425 Here's an example of running that program, which we'll call I<webget>:
1426
1427     % webget www.perl.com /guanaco.html
1428     HTTP/1.1 404 File Not Found
1429     Date: Thu, 08 May 1997 18:02:32 GMT
1430     Server: Apache/1.2b6
1431     Connection: close
1432     Content-type: text/html
1433
1434     <HEAD><TITLE>404 File Not Found</TITLE></HEAD>
1435     <BODY><H1>File Not Found</H1>
1436     The requested URL /guanaco.html was not found on this server.<P>
1437     </BODY>
1438
1439 Ok, so that's not very interesting, because it didn't find that
1440 particular document.  But a long response wouldn't have fit on this page.
1441
1442 For a more fully-featured version of this program, you should look to
1443 the I<lwp-request> program included with the LWP modules from CPAN.
1444
1445 =head2 Interactive Client with IO::Socket
1446
1447 Well, that's all fine if you want to send one command and get one answer,
1448 but what about setting up something fully interactive, somewhat like
1449 the way I<telnet> works?  That way you can type a line, get the answer,
1450 type a line, get the answer, etc.
1451
1452 This client is more complicated than the two we've done so far, but if
1453 you're on a system that supports the powerful C<fork> call, the solution
1454 isn't that rough.  Once you've made the connection to whatever service
1455 you'd like to chat with, call C<fork> to clone your process.  Each of
1456 these two identical process has a very simple job to do: the parent
1457 copies everything from the socket to standard output, while the child
1458 simultaneously copies everything from standard input to the socket.
1459 To accomplish the same thing using just one process would be I<much>
1460 harder, because it's easier to code two processes to do one thing than it
1461 is to code one process to do two things.  (This keep-it-simple principle
1462 a cornerstones of the Unix philosophy, and good software engineering as
1463 well, which is probably why it's spread to other systems.)
1464
1465 Here's the code:
1466
1467     #!/usr/bin/perl -w
1468     use strict;
1469     use IO::Socket;
1470     my ($host, $port, $kidpid, $handle, $line);
1471
1472     unless (@ARGV == 2) { die "usage: $0 host port" }
1473     ($host, $port) = @ARGV;
1474
1475     # create a tcp connection to the specified host and port
1476     $handle = IO::Socket::INET->new(Proto     => "tcp",
1477                                     PeerAddr  => $host,
1478                                     PeerPort  => $port)
1479            or die "can't connect to port $port on $host: $!";
1480
1481     $handle->autoflush(1);                # so output gets there right away
1482     print STDERR "[Connected to $host:$port]\n";
1483
1484     # split the program into two processes, identical twins
1485     die "can't fork: $!" unless defined($kidpid = fork());
1486
1487     # the if{} block runs only in the parent process
1488     if ($kidpid) {
1489         # copy the socket to standard output
1490         while (defined ($line = <$handle>)) {
1491             print STDOUT $line;
1492         }
1493         kill("TERM", $kidpid);                  # send SIGTERM to child
1494     }
1495     # the else{} block runs only in the child process
1496     else {
1497         # copy standard input to the socket
1498         while (defined ($line = <STDIN>)) {
1499             print $handle $line;
1500         }
1501     }
1502
1503 The C<kill> function in the parent's C<if> block is there to send a
1504 signal to our child process (current running in the C<else> block)
1505 as soon as the remote server has closed its end of the connection.
1506
1507 If the remote server sends data a byte at time, and you need that
1508 data immediately without waiting for a newline (which might not happen),
1509 you may wish to replace the C<while> loop in the parent with the
1510 following:
1511
1512     my $byte;
1513     while (sysread($handle, $byte, 1) == 1) {
1514         print STDOUT $byte;
1515     }
1516
1517 Making a system call for each byte you want to read is not very efficient
1518 (to put it mildly) but is the simplest to explain and works reasonably
1519 well.
1520
1521 =head1 TCP Servers with IO::Socket
1522
1523 As always, setting up a server is little bit more involved than running a client.
1524 The model is that the server creates a special kind of socket that
1525 does nothing but listen on a particular port for incoming connections.
1526 It does this by calling the C<< IO::Socket::INET->new() >> method with
1527 slightly different arguments than the client did.
1528
1529 =over 4
1530
1531 =item Proto
1532
1533 This is which protocol to use.  Like our clients, we'll
1534 still specify C<"tcp"> here.
1535
1536 =item LocalPort
1537
1538 We specify a local
1539 port in the C<LocalPort> argument, which we didn't do for the client.
1540 This is service name or port number for which you want to be the
1541 server. (Under Unix, ports under 1024 are restricted to the
1542 superuser.)  In our sample, we'll use port 9000, but you can use
1543 any port that's not currently in use on your system.  If you try
1544 to use one already in used, you'll get an "Address already in use"
1545 message.  Under Unix, the C<netstat -a> command will show
1546 which services current have servers.
1547
1548 =item Listen
1549
1550 The C<Listen> parameter is set to the maximum number of
1551 pending connections we can accept until we turn away incoming clients.
1552 Think of it as a call-waiting queue for your telephone.
1553 The low-level Socket module has a special symbol for the system maximum, which
1554 is SOMAXCONN.
1555
1556 =item Reuse
1557
1558 The C<Reuse> parameter is needed so that we restart our server
1559 manually without waiting a few minutes to allow system buffers to
1560 clear out.
1561
1562 =back
1563
1564 Once the generic server socket has been created using the parameters
1565 listed above, the server then waits for a new client to connect
1566 to it.  The server blocks in the C<accept> method, which eventually accepts a
1567 bidirectional connection from the remote client.  (Make sure to autoflush
1568 this handle to circumvent buffering.)
1569
1570 To add to user-friendliness, our server prompts the user for commands.
1571 Most servers don't do this.  Because of the prompt without a newline,
1572 you'll have to use the C<sysread> variant of the interactive client above.
1573
1574 This server accepts one of five different commands, sending output
1575 back to the client.  Note that unlike most network servers, this one
1576 only handles one incoming client at a time.  Multithreaded servers are
1577 covered in Chapter 6 of the Camel.
1578
1579 Here's the code.  We'll
1580
1581  #!/usr/bin/perl -w
1582  use IO::Socket;
1583  use Net::hostent;      # for OO version of gethostbyaddr
1584
1585  $PORT = 9000;          # pick something not in use
1586
1587  $server = IO::Socket::INET->new( Proto     => 'tcp',
1588                                   LocalPort => $PORT,
1589                                   Listen    => SOMAXCONN,
1590                                   Reuse     => 1);
1591
1592  die "can't setup server" unless $server;
1593  print "[Server $0 accepting clients]\n";
1594
1595  while ($client = $server->accept()) {
1596    $client->autoflush(1);
1597    print $client "Welcome to $0; type help for command list.\n";
1598    $hostinfo = gethostbyaddr($client->peeraddr);
1599    printf "[Connect from %s]\n", $hostinfo ? $hostinfo->name : $client->peerhost;
1600    print $client "Command? ";
1601    while ( <$client>) {
1602      next unless /\S/;       # blank line
1603      if    (/quit|exit/i)    { last;                                     }
1604      elsif (/date|time/i)    { printf $client "%s\n", scalar localtime;  }
1605      elsif (/who/i )         { print  $client `who 2>&1`;                }
1606      elsif (/cookie/i )      { print  $client `/usr/games/fortune 2>&1`; }
1607      elsif (/motd/i )        { print  $client `cat /etc/motd 2>&1`;      }
1608      else {
1609        print $client "Commands: quit date who cookie motd\n";
1610      }
1611    } continue {
1612       print $client "Command? ";
1613    }
1614    close $client;
1615  }
1616
1617 =head1 UDP: Message Passing
1618
1619 Another kind of client-server setup is one that uses not connections, but
1620 messages.  UDP communications involve much lower overhead but also provide
1621 less reliability, as there are no promises that messages will arrive at
1622 all, let alone in order and unmangled.  Still, UDP offers some advantages
1623 over TCP, including being able to "broadcast" or "multicast" to a whole
1624 bunch of destination hosts at once (usually on your local subnet).  If you
1625 find yourself overly concerned about reliability and start building checks
1626 into your message system, then you probably should use just TCP to start
1627 with.
1628
1629 Note that UDP datagrams are I<not> a bytestream and should not be treated
1630 as such. This makes using I/O mechanisms with internal buffering
1631 like stdio (i.e. print() and friends) especially cumbersome. Use syswrite(),
1632 or better send(), like in the example below.
1633
1634 Here's a UDP program similar to the sample Internet TCP client given
1635 earlier.  However, instead of checking one host at a time, the UDP version
1636 will check many of them asynchronously by simulating a multicast and then
1637 using select() to do a timed-out wait for I/O.  To do something similar
1638 with TCP, you'd have to use a different socket handle for each host.
1639
1640     #!/usr/bin/perl -w
1641     use strict;
1642     use Socket;
1643     use Sys::Hostname;
1644
1645     my ( $count, $hisiaddr, $hispaddr, $histime,
1646          $host, $iaddr, $paddr, $port, $proto,
1647          $rin, $rout, $rtime, $SECS_of_70_YEARS);
1648
1649     $SECS_of_70_YEARS      = 2208988800;
1650
1651     $iaddr = gethostbyname(hostname());
1652     $proto = getprotobyname('udp');
1653     $port = getservbyname('time', 'udp');
1654     $paddr = sockaddr_in(0, $iaddr); # 0 means let kernel pick
1655
1656     socket(SOCKET, PF_INET, SOCK_DGRAM, $proto)   || die "socket: $!";
1657     bind(SOCKET, $paddr)                          || die "bind: $!";
1658
1659     $| = 1;
1660     printf "%-12s %8s %s\n",  "localhost", 0, scalar localtime time;
1661     $count = 0;
1662     for $host (@ARGV) {
1663         $count++;
1664         $hisiaddr = inet_aton($host)    || die "unknown host";
1665         $hispaddr = sockaddr_in($port, $hisiaddr);
1666         defined(send(SOCKET, 0, 0, $hispaddr))    || die "send $host: $!";
1667     }
1668
1669     $rin = '';
1670     vec($rin, fileno(SOCKET), 1) = 1;
1671
1672     # timeout after 10.0 seconds
1673     while ($count && select($rout = $rin, undef, undef, 10.0)) {
1674         $rtime = '';
1675         ($hispaddr = recv(SOCKET, $rtime, 4, 0))          || die "recv: $!";
1676         ($port, $hisiaddr) = sockaddr_in($hispaddr);
1677         $host = gethostbyaddr($hisiaddr, AF_INET);
1678         $histime = unpack("N", $rtime) - $SECS_of_70_YEARS;
1679         printf "%-12s ", $host;
1680         printf "%8d %s\n", $histime - time, scalar localtime($histime);
1681         $count--;
1682     }
1683
1684 Note that this example does not include any retries and may consequently
1685 fail to contact a reachable host. The most prominent reason for this
1686 is congestion of the queues on the sending host if the number of
1687 list of hosts to contact is sufficiently large.
1688
1689 =head1 SysV IPC
1690
1691 While System V IPC isn't so widely used as sockets, it still has some
1692 interesting uses.  You can't, however, effectively use SysV IPC or
1693 Berkeley mmap() to have shared memory so as to share a variable amongst
1694 several processes.  That's because Perl would reallocate your string when
1695 you weren't wanting it to.
1696
1697 Here's a small example showing shared memory usage.
1698
1699     use IPC::SysV qw(IPC_PRIVATE IPC_RMID S_IRUSR S_IWUSR);
1700
1701     $size = 2000;
1702     $id = shmget(IPC_PRIVATE, $size, S_IRUSR|S_IWUSR) // die "$!";
1703     print "shm key $id\n";
1704
1705     $message = "Message #1";
1706     shmwrite($id, $message, 0, 60) || die "$!";
1707     print "wrote: '$message'\n";
1708     shmread($id, $buff, 0, 60) || die "$!";
1709     print "read : '$buff'\n";
1710
1711     # the buffer of shmread is zero-character end-padded.
1712     substr($buff, index($buff, "\0")) = '';
1713     print "un" unless $buff eq $message;
1714     print "swell\n";
1715
1716     print "deleting shm $id\n";
1717     shmctl($id, IPC_RMID, 0) || die "$!";
1718
1719 Here's an example of a semaphore:
1720
1721     use IPC::SysV qw(IPC_CREAT);
1722
1723     $IPC_KEY = 1234;
1724     $id = semget($IPC_KEY, 10, 0666 | IPC_CREAT ) // die "$!";
1725     print "shm key $id\n";
1726
1727 Put this code in a separate file to be run in more than one process.
1728 Call the file F<take>:
1729
1730     # create a semaphore
1731
1732     $IPC_KEY = 1234;
1733     $id = semget($IPC_KEY,  0 , 0 );
1734     die if !defined($id);
1735
1736     $semnum = 0;
1737     $semflag = 0;
1738
1739     # 'take' semaphore
1740     # wait for semaphore to be zero
1741     $semop = 0;
1742     $opstring1 = pack("s!s!s!", $semnum, $semop, $semflag);
1743
1744     # Increment the semaphore count
1745     $semop = 1;
1746     $opstring2 = pack("s!s!s!", $semnum, $semop,  $semflag);
1747     $opstring = $opstring1 . $opstring2;
1748
1749     semop($id,$opstring) || die "$!";
1750
1751 Put this code in a separate file to be run in more than one process.
1752 Call this file F<give>:
1753
1754     # 'give' the semaphore
1755     # run this in the original process and you will see
1756     # that the second process continues
1757
1758     $IPC_KEY = 1234;
1759     $id = semget($IPC_KEY, 0, 0);
1760     die if !defined($id);
1761
1762     $semnum = 0;
1763     $semflag = 0;
1764
1765     # Decrement the semaphore count
1766     $semop = -1;
1767     $opstring = pack("s!s!s!", $semnum, $semop, $semflag);
1768
1769     semop($id,$opstring) || die "$!";
1770
1771 The SysV IPC code above was written long ago, and it's definitely
1772 clunky looking.  For a more modern look, see the IPC::SysV module
1773 which is included with Perl starting from Perl 5.005.
1774
1775 A small example demonstrating SysV message queues:
1776
1777     use IPC::SysV qw(IPC_PRIVATE IPC_RMID IPC_CREAT S_IRUSR S_IWUSR);
1778
1779     my $id = msgget(IPC_PRIVATE, IPC_CREAT | S_IRUSR | S_IWUSR);
1780
1781     my $sent = "message";
1782     my $type_sent = 1234;
1783     my $rcvd;
1784     my $type_rcvd;
1785
1786     if (defined $id) {
1787         if (msgsnd($id, pack("l! a*", $type_sent, $sent), 0)) {
1788             if (msgrcv($id, $rcvd, 60, 0, 0)) {
1789                 ($type_rcvd, $rcvd) = unpack("l! a*", $rcvd);
1790                 if ($rcvd eq $sent) {
1791                     print "okay\n";
1792                 } else {
1793                     print "not okay\n";
1794                 }
1795             } else {
1796                 die "# msgrcv failed\n";
1797             }
1798         } else {
1799             die "# msgsnd failed\n";
1800         }
1801         msgctl($id, IPC_RMID, 0) || die "# msgctl failed: $!\n";
1802     } else {
1803         die "# msgget failed\n";
1804     }
1805
1806 =head1 NOTES
1807
1808 Most of these routines quietly but politely return C<undef> when they
1809 fail instead of causing your program to die right then and there due to
1810 an uncaught exception.  (Actually, some of the new I<Socket> conversion
1811 functions  croak() on bad arguments.)  It is therefore essential to
1812 check return values from these functions.  Always begin your socket
1813 programs this way for optimal success, and don't forget to add B<-T>
1814 taint checking flag to the #! line for servers:
1815
1816     #!/usr/bin/perl -Tw
1817     use strict;
1818     use sigtrap;
1819     use Socket;
1820
1821 =head1 BUGS
1822
1823 All these routines create system-specific portability problems.  As noted
1824 elsewhere, Perl is at the mercy of your C libraries for much of its system
1825 behaviour.  It's probably safest to assume broken SysV semantics for
1826 signals and to stick with simple TCP and UDP socket operations; e.g., don't
1827 try to pass open file descriptors over a local UDP datagram socket if you
1828 want your code to stand a chance of being portable.
1829
1830 =head1 AUTHOR
1831
1832 Tom Christiansen, with occasional vestiges of Larry Wall's original
1833 version and suggestions from the Perl Porters.
1834
1835 =head1 SEE ALSO
1836
1837 There's a lot more to networking than this, but this should get you
1838 started.
1839
1840 For intrepid programmers, the indispensable textbook is I<Unix
1841 Network Programming, 2nd Edition, Volume 1> by W. Richard Stevens
1842 (published by Prentice-Hall).  Note that most books on networking
1843 address the subject from the perspective of a C programmer; translation
1844 to Perl is left as an exercise for the reader.
1845
1846 The IO::Socket(3) manpage describes the object library, and the Socket(3)
1847 manpage describes the low-level interface to sockets.  Besides the obvious
1848 functions in L<perlfunc>, you should also check out the F<modules> file
1849 at your nearest CPAN site.  (See L<perlmodlib> or best yet, the F<Perl
1850 FAQ> for a description of what CPAN is and where to get it.)
1851
1852 Section 5 of the F<modules> file is devoted to "Networking, Device Control
1853 (modems), and Interprocess Communication", and contains numerous unbundled
1854 modules numerous networking modules, Chat and Expect operations, CGI
1855 programming, DCE, FTP, IPC, NNTP, Proxy, Ptty, RPC, SNMP, SMTP, Telnet,
1856 Threads, and ToolTalk--just to name a few.