This is a live mirror of the Perl 5 development currently hosted at https://github.com/perl/perl5
Fix misspellings in documentation. Correct spelling of name to 'De
[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 own process
20 running out of stack space, or hitting a process 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} = __PACKAGE__ . "::catch_zap";
32     $SIG{INT} = \&catch_zap;  # best strategy
33
34 Prior to Perl 5.8.0 it was necessary to do as little as you possibly
35 could in your handler; notice how all we do is set a global variable
36 and then raise an exception.  That's because on most systems,
37 libraries are not re-entrant; particularly, memory allocation and I/O
38 routines are not.  That meant that doing nearly I<anything> in your
39 handler could in theory trigger a memory fault and subsequent core
40 dump - see L</Deferred Signals (Safe Signals)> below.
41
42 The names of the signals are the ones listed out by C<kill -l> on your
43 system, or you can retrieve them using the CPAN module L<IPC::Signal>.
44
45 You may also choose to assign the strings C<"IGNORE"> or C<"DEFAULT"> as
46 the handler, in which case Perl will try to discard the signal or do the
47 default thing.
48
49 On most Unix platforms, the C<CHLD> (sometimes also known as C<CLD>) signal
50 has special behavior with respect to a value of C<"IGNORE">.
51 Setting C<$SIG{CHLD}> to C<"IGNORE"> on such a platform has the effect of
52 not creating zombie processes when the parent process fails to C<wait()>
53 on its child processes (i.e., child processes are automatically reaped).
54 Calling C<wait()> with C<$SIG{CHLD}> set to C<"IGNORE"> usually returns
55 C<-1> on such platforms.
56
57 Some signals can be neither trapped nor ignored, such as the KILL and STOP
58 (but not the TSTP) signals. Note that ignoring signals makes them disappear.
59 If you only want them blocked temporarily without them getting lost you'll
60 have to use the C<POSIX> module's L<sigprocmask|POSIX/sigprocmask>.
61
62 Sending a signal to a negative process ID means that you send the signal
63 to the entire Unix process group.  This code sends a hang-up signal to all
64 processes in the current process group, and also sets $SIG{HUP} to C<"IGNORE">
65 so it doesn't kill itself:
66
67     # block scope for local
68     {
69         local $SIG{HUP} = "IGNORE";
70         kill HUP => -getpgrp();
71         # snazzy writing of: kill("HUP", -getpgrp())
72     }
73
74 Another interesting signal to send is signal number zero.  This doesn't
75 actually affect a child process, but instead checks whether it's alive
76 or has changed its UIDs.
77
78     unless (kill 0 => $kid_pid) {
79         warn "something wicked happened to $kid_pid";
80     }
81
82 Signal number zero may fail because you lack permission to send the
83 signal when directed at a process whose real or saved UID is not
84 identical to the real or effective UID of the sending process, even
85 though the process is alive.  You may be able to determine the cause of
86 failure using C<$!> or C<%!>.
87
88     unless (kill(0 => $pid) || $!{EPERM}) {
89         warn "$pid looks dead";
90     }
91
92 You might also want to employ anonymous functions for simple signal
93 handlers:
94
95     $SIG{INT} = sub { die "\nOutta here!\n" };
96
97 SIGCHLD handlers require some special care.  If a second child dies
98 while in the signal handler caused by the first death, we won't get
99 another signal. So must loop here else we will leave the unreaped child
100 as a zombie. And the next time two children die we get another zombie.
101 And so on.
102
103     use POSIX ":sys_wait_h";
104     $SIG{CHLD} = sub {
105         while ((my $child = waitpid(-1, WNOHANG)) > 0) {
106             $Kid_Status{$child} = $?;
107         }
108     };
109     # do something that forks...
110
111 Be careful: qx(), system(), and some modules for calling external commands
112 do a fork(), then wait() for the result. Thus, your signal handler
113 will be called. Because wait() was already called by system() or qx(),
114 the wait() in the signal handler will see no more zombies and will
115 therefore block.
116
117 The best way to prevent this issue is to use waitpid(), as in the following
118 example:
119
120     use POSIX ":sys_wait_h"; # for nonblocking read
121
122     my %children;
123
124     $SIG{CHLD} = sub {
125         # don't change $! and $? outside handler
126         local ($!, $?);
127         while ( (my $pid = waitpid(-1, WNOHANG)) > 0 ) {
128             delete $children{$pid};
129             cleanup_child($pid, $?);
130         }
131     };
132
133     while (1) {
134         my $pid = fork();
135         die "cannot fork" unless defined $pid;
136         if ($pid == 0) {
137             # ...
138             exit 0;
139         } else {
140             $children{$pid}=1;
141             # ...
142             system($command);
143             # ...
144        }
145     }
146
147 Signal handling is also used for timeouts in Unix.  While safely
148 protected within an C<eval{}> block, you set a signal handler to trap
149 alarm signals and then schedule to have one delivered to you in some
150 number of seconds.  Then try your blocking operation, clearing the alarm
151 when it's done but not before you've exited your C<eval{}> block.  If it
152 goes off, you'll use die() to jump out of the block.
153
154 Here's an example:
155
156     my $ALARM_EXCEPTION = "alarm clock restart";
157     eval {
158         local $SIG{ALRM} = sub { die $ALARM_EXCEPTION };
159         alarm 10;
160         flock($fh, 2)    # blocking write lock
161                         || die "cannot flock: $!";
162         alarm 0;
163     };
164     if ($@ && $@ !~ quotemeta($ALARM_EXCEPTION)) { die }
165
166 If the operation being timed out is system() or qx(), this technique
167 is liable to generate zombies.    If this matters to you, you'll
168 need to do your own fork() and exec(), and kill the errant child process.
169
170 For more complex signal handling, you might see the standard POSIX
171 module.  Lamentably, this is almost entirely undocumented, but the
172 F<ext/POSIX/t/sigaction.t> file from the Perl source distribution has
173 some examples in it.
174
175 =head2 Handling the SIGHUP Signal in Daemons
176
177 A process that usually starts when the system boots and shuts down
178 when the system is shut down is called a daemon (Disk And Execution
179 MONitor). If a daemon process has a configuration file which is
180 modified after the process has been started, there should be a way to
181 tell that process to reread its configuration file without stopping
182 the process. Many daemons provide this mechanism using a C<SIGHUP>
183 signal handler. When you want to tell the daemon to reread the file,
184 simply send it the C<SIGHUP> signal.
185
186 The following example implements a simple daemon, which restarts
187 itself every time the C<SIGHUP> signal is received. The actual code is
188 located in the subroutine C<code()>, which just prints some debugging
189 info to show that it works; it should be replaced with the real code.
190
191   #!/usr/bin/perl
192
193   use strict;
194   use warnings;
195
196   use POSIX ();
197   use FindBin ();
198   use File::Basename ();
199   use File::Spec::Functions qw(catfile);
200
201   $| = 1;
202
203   # make the daemon cross-platform, so exec always calls the script
204   # itself with the right path, no matter how the script was invoked.
205   my $script = File::Basename::basename($0);
206   my $SELF  = catfile($FindBin::Bin, $script);
207
208   # POSIX unmasks the sigprocmask properly
209   $SIG{HUP} = sub {
210       print "got SIGHUP\n";
211       exec($SELF, @ARGV)        || die "$0: couldn't restart: $!";
212   };
213
214   code();
215
216   sub code {
217       print "PID: $$\n";
218       print "ARGV: @ARGV\n";
219       my $count = 0;
220       while (1) {
221           sleep 2;
222           print ++$count, "\n";
223       }
224   }
225
226
227 =head2 Deferred Signals (Safe Signals)
228
229 Before Perl 5.8.0, installing Perl code to deal with signals exposed you to
230 danger from two things.  First, few system library functions are
231 re-entrant.  If the signal interrupts while Perl is executing one function
232 (like malloc(3) or printf(3)), and your signal handler then calls the same
233 function again, you could get unpredictable behavior--often, a core dump.
234 Second, Perl isn't itself re-entrant at the lowest levels.  If the signal
235 interrupts Perl while Perl is changing its own internal data structures,
236 similarly unpredictable behavior may result.
237
238 There were two things you could do, knowing this: be paranoid or be
239 pragmatic.  The paranoid approach was to do as little as possible in your
240 signal handler.  Set an existing integer variable that already has a
241 value, and return.  This doesn't help you if you're in a slow system call,
242 which will just restart.  That means you have to C<die> to longjmp(3) out
243 of the handler.  Even this is a little cavalier for the true paranoiac,
244 who avoids C<die> in a handler because the system I<is> out to get you.
245 The pragmatic approach was to say "I know the risks, but prefer the
246 convenience", and to do anything you wanted in your signal handler,
247 and be prepared to clean up core dumps now and again.
248
249 Perl 5.8.0 and later avoid these problems by "deferring" signals.  That is,
250 when the signal is delivered to the process by the system (to the C code
251 that implements Perl) a flag is set, and the handler returns immediately.
252 Then at strategic "safe" points in the Perl interpreter (e.g. when it is
253 about to execute a new opcode) the flags are checked and the Perl level
254 handler from %SIG is executed. The "deferred" scheme allows much more
255 flexibility in the coding of signal handlers as we know the Perl
256 interpreter is in a safe state, and that we are not in a system library
257 function when the handler is called.  However the implementation does
258 differ from previous Perls in the following ways:
259
260 =over 4
261
262 =item Long-running opcodes
263
264 As the Perl interpreter looks at signal flags only when it is about
265 to execute a new opcode, a signal that arrives during a long-running
266 opcode (e.g. a regular expression operation on a very large string) will
267 not be seen until the current opcode completes.
268
269 If a signal of any given type fires multiple times during an opcode
270 (such as from a fine-grained timer), the handler for that signal will
271 be called only once, after the opcode completes; all other
272 instances will be discarded.  Furthermore, if your system's signal queue
273 gets flooded to the point that there are signals that have been raised
274 but not yet caught (and thus not deferred) at the time an opcode
275 completes, those signals may well be caught and deferred during
276 subsequent opcodes, with sometimes surprising results.  For example, you
277 may see alarms delivered even after calling C<alarm(0)> as the latter
278 stops the raising of alarms but does not cancel the delivery of alarms
279 raised but not yet caught.  Do not depend on the behaviors described in
280 this paragraph as they are side effects of the current implementation and
281 may change in future versions of Perl.
282
283 =item Interrupting IO
284
285 When a signal is delivered (e.g., SIGINT from a control-C) the operating
286 system breaks into IO operations like I<read>(2), which is used to
287 implement Perl's readline() function, the C<< <> >> operator. On older
288 Perls the handler was called immediately (and as C<read> is not "unsafe",
289 this worked well). With the "deferred" scheme the handler is I<not> called
290 immediately, and if Perl is using the system's C<stdio> library that
291 library may restart the C<read> without returning to Perl to give it a
292 chance to call the %SIG handler. If this happens on your system the
293 solution is to use the C<:perlio> layer to do IO--at least on those handles
294 that you want to be able to break into with signals. (The C<:perlio> layer
295 checks the signal flags and calls %SIG handlers before resuming IO
296 operation.)
297
298 The default in Perl 5.8.0 and later is to automatically use
299 the C<:perlio> layer.
300
301 Note that it is not advisable to access a file handle within a signal
302 handler where that signal has interrupted an I/O operation on that same
303 handle. While perl will at least try hard not to crash, there are no
304 guarantees of data integrity; for example, some data might get dropped or
305 written twice.
306
307 Some networking library functions like gethostbyname() are known to have
308 their own implementations of timeouts which may conflict with your
309 timeouts.  If you have problems with such functions, try using the POSIX
310 sigaction() function, which bypasses Perl safe signals.  Be warned that
311 this does subject you to possible memory corruption, as described above.
312
313 Instead of setting C<$SIG{ALRM}>:
314
315    local $SIG{ALRM} = sub { die "alarm" };
316
317 try something like the following:
318
319  use POSIX qw(SIGALRM);
320  POSIX::sigaction(SIGALRM,
321                   POSIX::SigAction->new(sub { die "alarm" }))
322           || die "Error setting SIGALRM handler: $!\n";
323
324 Another way to disable the safe signal behavior locally is to use
325 the C<Perl::Unsafe::Signals> module from CPAN, which affects
326 all signals.
327
328 =item Restartable system calls
329
330 On systems that supported it, older versions of Perl used the
331 SA_RESTART flag when installing %SIG handlers.  This meant that
332 restartable system calls would continue rather than returning when
333 a signal arrived.  In order to deliver deferred signals promptly,
334 Perl 5.8.0 and later do I<not> use SA_RESTART.  Consequently,
335 restartable system calls can fail (with $! set to C<EINTR>) in places
336 where they previously would have succeeded.
337
338 The default C<:perlio> layer retries C<read>, C<write>
339 and C<close> as described above; interrupted C<wait> and
340 C<waitpid> calls will always be retried.
341
342 =item Signals as "faults"
343
344 Certain signals like SEGV, ILL, BUS and FPE are generated by virtual memory
345 addressing errors and similar "faults". These are normally fatal: there is
346 little a Perl-level handler can do with them.  So Perl delivers them
347 immediately rather than attempting to defer them.
348
349 It is possible to catch these with a C<%SIG> handler (see L<perlvar>),
350 but on top of the usual problems of "unsafe" signals the signal is likely
351 to get rethrown immediately on return from the signal handler, so such
352 a handler should C<die> or C<exit> instead.
353
354 =item Signals triggered by operating system state
355
356 On some operating systems certain signal handlers are supposed to "do
357 something" before returning. One example can be CHLD or CLD, which
358 indicates a child process has completed. On some operating systems the
359 signal handler is expected to C<wait> for the completed child
360 process. On such systems the deferred signal scheme will not work for
361 those signals: it does not do the C<wait>. Again the failure will
362 look like a loop as the operating system will reissue the signal because
363 there are completed child processes that have not yet been C<wait>ed for.
364
365 =back
366
367 If you want the old signal behavior back despite possible
368 memory corruption, set the environment variable C<PERL_SIGNALS> to
369 C<"unsafe">.  This feature first appeared in Perl 5.8.1.
370
371 =head1 Named Pipes
372
373 A named pipe (often referred to as a FIFO) is an old Unix IPC
374 mechanism for processes communicating on the same machine.  It works
375 just like regular anonymous pipes, except that the
376 processes rendezvous using a filename and need not be related.
377
378 To create a named pipe, use the C<POSIX::mkfifo()> function.
379
380     use POSIX qw(mkfifo);
381     mkfifo($path, 0700)     ||  die "mkfifo $path failed: $!";
382
383 You can also use the Unix command mknod(1), or on some
384 systems, mkfifo(1).  These may not be in your normal path, though.
385
386     # system return val is backwards, so && not ||
387     #
388     $ENV{PATH} .= ":/etc:/usr/etc";
389     if  (      system("mknod",  $path, "p")
390             && system("mkfifo", $path) )
391     {
392         die "mk{nod,fifo} $path failed";
393     }
394
395
396 A fifo is convenient when you want to connect a process to an unrelated
397 one.  When you open a fifo, the program will block until there's something
398 on the other end.
399
400 For example, let's say you'd like to have your F<.signature> file be a
401 named pipe that has a Perl program on the other end.  Now every time any
402 program (like a mailer, news reader, finger program, etc.) tries to read
403 from that file, the reading program will read the new signature from your
404 program.  We'll use the pipe-checking file-test operator, B<-p>, to find
405 out whether anyone (or anything) has accidentally removed our fifo.
406
407     chdir();    # go home
408     my $FIFO = ".signature";
409
410     while (1) {
411         unless (-p $FIFO) {
412             unlink $FIFO;   # discard any failure, will catch later
413             require POSIX;  # delayed loading of heavy module
414             POSIX::mkfifo($FIFO, 0700)
415                                   || die "can't mkfifo $FIFO: $!";
416         }
417
418         # next line blocks till there's a reader
419         open (my $fh, ">", $FIFO) || die "can't open $FIFO: $!";
420         print $fh "John Smith (smith\@host.org)\n", `fortune -s`;
421         close($fh)                || die "can't close $FIFO: $!";
422         sleep 2;                # to avoid dup signals
423     }
424
425 =head1 Using open() for IPC
426
427 Perl's basic open() statement can also be used for unidirectional
428 interprocess communication by specifying the open mode as C<|-> or C<-|>.
429 Here's how to start
430 something up in a child process you intend to write to:
431
432     open(my $spooler, "|-", "cat -v | lpr -h 2>/dev/null")
433                         || die "can't fork: $!";
434     local $SIG{PIPE} = sub { die "spooler pipe broke" };
435     print $spooler "stuff\n";
436     close $spooler      || die "bad spool: $! $?";
437
438 And here's how to start up a child process you intend to read from:
439
440     open(my $status, "-|", "netstat -an 2>&1")
441                         || die "can't fork: $!";
442     while (<$status>) {
443         next if /^(tcp|udp)/;
444         print;
445     }
446     close $status       || die "bad netstat: $! $?";
447
448 Be aware that these operations are full Unix forks, which means they may
449 not be correctly implemented on all alien systems.  See L<perlport/open>
450 for portability details.
451
452 In the two-argument form of open(), a pipe open can be achieved by
453 either appending or prepending a pipe symbol to the second argument:
454
455     open(my $spooler, "| cat -v | lpr -h 2>/dev/null")
456                         || die "can't fork: $!";
457     open(my $status, "netstat -an 2>&1 |")
458                         || die "can't fork: $!";
459
460 This can be used even on systems that do not support forking, but this
461 possibly allows code intended to read files to unexpectedly execute
462 programs.  If one can be sure that a particular program is a Perl script
463 expecting filenames in @ARGV using the two-argument form of open() or the
464 C<< <> >> operator, the clever programmer can write something like this:
465
466     % program f1 "cmd1|" - f2 "cmd2|" f3 < tmpfile
467
468 and no matter which sort of shell it's called from, the Perl program will
469 read from the file F<f1>, the process F<cmd1>, standard input (F<tmpfile>
470 in this case), the F<f2> file, the F<cmd2> command, and finally the F<f3>
471 file.  Pretty nifty, eh?
472
473 You might notice that you could use backticks for much the
474 same effect as opening a pipe for reading:
475
476     print grep { !/^(tcp|udp)/ } `netstat -an 2>&1`;
477     die "bad netstatus ($?)" if $?;
478
479 While this is true on the surface, it's much more efficient to process the
480 file one line or record at a time because then you don't have to read the
481 whole thing into memory at once.  It also gives you finer control of the
482 whole process, letting you kill off the child process early if you'd like.
483
484 Be careful to check the return values from both open() and close().  If
485 you're I<writing> to a pipe, you should also trap SIGPIPE.  Otherwise,
486 think of what happens when you start up a pipe to a command that doesn't
487 exist: the open() will in all likelihood succeed (it only reflects the
488 fork()'s success), but then your output will fail--spectacularly.  Perl
489 can't know whether the command worked, because your command is actually
490 running in a separate process whose exec() might have failed.  Therefore,
491 while readers of bogus commands return just a quick EOF, writers
492 to bogus commands will get hit with a signal, which they'd best be prepared
493 to handle.  Consider:
494
495     open(my $fh, "|-", "bogus") || die "can't fork: $!";
496     print $fh "bang\n";         #  neither necessary nor sufficient
497                                 #  to check print retval!
498     close($fh)                  || die "can't close: $!";
499
500 The reason for not checking the return value from print() is because of
501 pipe buffering; physical writes are delayed.  That won't blow up until the
502 close, and it will blow up with a SIGPIPE.  To catch it, you could use
503 this:
504
505     $SIG{PIPE} = "IGNORE";
506     open(my $fh, "|-", "bogus") || die "can't fork: $!";
507     print $fh "bang\n";
508     close($fh)                  || die "can't close: status=$?";
509
510 =head2 Filehandles
511
512 Both the main process and any child processes it forks share the same
513 STDIN, STDOUT, and STDERR filehandles.  If both processes try to access
514 them at once, strange things can happen.  You may also want to close
515 or reopen the filehandles for the child.  You can get around this by
516 opening your pipe with open(), but on some systems this means that the
517 child process cannot outlive the parent.
518
519 =head2 Background Processes
520
521 You can run a command in the background with:
522
523     system("cmd &");
524
525 The command's STDOUT and STDERR (and possibly STDIN, depending on your
526 shell) will be the same as the parent's.  You won't need to catch
527 SIGCHLD because of the double-fork taking place; see below for details.
528
529 =head2 Complete Dissociation of Child from Parent
530
531 In some cases (starting server processes, for instance) you'll want to
532 completely dissociate the child process from the parent.  This is
533 often called daemonization.  A well-behaved daemon will also chdir()
534 to the root directory so it doesn't prevent unmounting the filesystem
535 containing the directory from which it was launched, and redirect its
536 standard file descriptors from and to F</dev/null> so that random
537 output doesn't wind up on the user's terminal.
538
539  use POSIX "setsid";
540
541  sub daemonize {
542      chdir("/")                     || die "can't chdir to /: $!";
543      open(STDIN,  "<", "/dev/null") || die "can't read /dev/null: $!";
544      open(STDOUT, ">", "/dev/null") || die "can't write /dev/null: $!";
545      defined(my $pid = fork())      || die "can't fork: $!";
546      exit if $pid;              # non-zero now means I am the parent
547      (setsid() != -1)           || die "Can't start a new session: $!";
548      open(STDERR, ">&", STDOUT) || die "can't dup stdout: $!";
549  }
550
551 The fork() has to come before the setsid() to ensure you aren't a
552 process group leader; the setsid() will fail if you are.  If your
553 system doesn't have the setsid() function, open F</dev/tty> and use the
554 C<TIOCNOTTY> ioctl() on it instead.  See tty(4) for details.
555
556 Non-Unix users should check their C<< I<Your_OS>::Process >> module for
557 other possible solutions.
558
559 =head2 Safe Pipe Opens
560
561 Another interesting approach to IPC is making your single program go
562 multiprocess and communicate between--or even amongst--yourselves.  The
563 two-argument form of the
564 open() function will accept a file argument of either C<"-|"> or C<"|-">
565 to do a very interesting thing: it forks a child connected to the
566 filehandle you've opened.  The child is running the same program as the
567 parent.  This is useful for safely opening a file when running under an
568 assumed UID or GID, for example.  If you open a pipe I<to> minus, you can
569 write to the filehandle you opened and your kid will find it in I<his>
570 STDIN.  If you open a pipe I<from> minus, you can read from the filehandle
571 you opened whatever your kid writes to I<his> STDOUT.
572
573     my $PRECIOUS = "/path/to/some/safe/file";
574     my $sleep_count;
575     my $pid;
576     my $kid_to_write;
577
578     do {
579         $pid = open($kid_to_write, "|-");
580         unless (defined $pid) {
581             warn "cannot fork: $!";
582             die "bailing out" if $sleep_count++ > 6;
583             sleep 10;
584         }
585     } until defined $pid;
586
587     if ($pid) {                 # I am the parent
588         print $kid_to_write @some_data;
589         close($kid_to_write)    || warn "kid exited $?";
590     } else {                    # I am the child
591         # drop permissions in setuid and/or setgid programs:
592         ($>, $)) = ($<, $();
593         open (my $outfile, ">", $PRECIOUS)
594                                 || die "can't open $PRECIOUS: $!";
595         while (<STDIN>) {
596             print $outfile;     # child STDIN is parent $kid_to_write
597         }
598         close($outfile)         || die "can't close $PRECIOUS: $!";
599         exit(0);                # don't forget this!!
600     }
601
602 Another common use for this construct is when you need to execute
603 something without the shell's interference.  With system(), it's
604 straightforward, but you can't use a pipe open or backticks safely.
605 That's because there's no way to stop the shell from getting its hands on
606 your arguments.   Instead, use lower-level control to call exec() directly.
607
608 Here's a safe backtick or pipe open for read:
609
610     my $pid = open(my $kid_to_read, "-|");
611     defined($pid)            || die "can't fork: $!";
612
613     if ($pid) {             # parent
614         while (<$kid_to_read>) {
615                             # do something interesting
616         }
617         close($kid_to_read)  || warn "kid exited $?";
618
619     } else {                # child
620         ($>, $)) = ($<, $(); # suid only
621         exec($program, @options, @args)
622                              || die "can't exec program: $!";
623         # NOTREACHED
624     }
625
626 And here's a safe pipe open for writing:
627
628     my $pid = open(my $kid_to_write, "|-");
629     defined($pid)            || die "can't fork: $!";
630
631     $SIG{PIPE} = sub { die "whoops, $program pipe broke" };
632
633     if ($pid) {             # parent
634         print $kid_to_write @data;
635         close($kid_to_write) || warn "kid exited $?";
636
637     } else {                # child
638         ($>, $)) = ($<, $();
639         exec($program, @options, @args)
640                              || die "can't exec program: $!";
641         # NOTREACHED
642     }
643
644 It is very easy to dead-lock a process using this form of open(), or
645 indeed with any use of pipe() with multiple subprocesses.  The
646 example above is "safe" because it is simple and calls exec().  See
647 L</"Avoiding Pipe Deadlocks"> for general safety principles, but there
648 are extra gotchas with Safe Pipe Opens.
649
650 In particular, if you opened the pipe using C<open $fh, "|-">, then you
651 cannot simply use close() in the parent process to close an unwanted
652 writer.  Consider this code:
653
654     my $pid = open(my $writer, "|-");        # fork open a kid
655     defined($pid)               || die "first fork failed: $!";
656     if ($pid) {
657         if (my $sub_pid = fork()) {
658             defined($sub_pid)   || die "second fork failed: $!";
659             close($writer)      || die "couldn't close writer: $!";
660             # now do something else...
661         }
662         else {
663             # first write to $writer
664             # ...
665             # then when finished
666             close($writer)      || die "couldn't close writer: $!";
667             exit(0);
668         }
669     }
670     else {
671         # first do something with STDIN, then
672         exit(0);
673     }
674
675 In the example above, the true parent does not want to write to the $writer
676 filehandle, so it closes it.  However, because $writer was opened using
677 C<open $fh, "|-">, it has a special behavior: closing it calls
678 waitpid() (see L<perlfunc/waitpid>), which waits for the subprocess
679 to exit.  If the child process ends up waiting for something happening
680 in the section marked "do something else", you have deadlock.
681
682 This can also be a problem with intermediate subprocesses in more
683 complicated code, which will call waitpid() on all open filehandles
684 during global destruction--in no predictable order.
685
686 To solve this, you must manually use pipe(), fork(), and the form of
687 open() which sets one file descriptor to another, as shown below:
688
689     pipe(my $reader, my $writer)   || die "pipe failed: $!";
690     my $pid = fork();
691     defined($pid)                  || die "first fork failed: $!";
692     if ($pid) {
693         close $reader;
694         if (my $sub_pid = fork()) {
695             defined($sub_pid)      || die "first fork failed: $!";
696             close($writer)         || die "can't close writer: $!";
697         }
698         else {
699             # write to $writer...
700             # ...
701             # then  when finished
702             close($writer)         || die "can't close writer: $!";
703             exit(0);
704         }
705         # write to $writer...
706     }
707     else {
708         open(STDIN, "<&", $reader) || die "can't reopen STDIN: $!";
709         close($writer)             || die "can't close writer: $!";
710         # do something...
711         exit(0);
712     }
713
714 Since Perl 5.8.0, you can also use the list form of C<open> for pipes.
715 This is preferred when you wish to avoid having the shell interpret
716 metacharacters that may be in your command string.
717
718 So for example, instead of using:
719
720     open(my $ps_pipe, "-|", "ps aux") || die "can't open ps pipe: $!";
721
722 One would use either of these:
723
724     open(my $ps_pipe, "-|", "ps", "aux")
725                                       || die "can't open ps pipe: $!";
726
727     my @ps_args = qw[ ps aux ];
728     open(my $ps_pipe, "-|", @ps_args)
729                                       || die "can't open @ps_args|: $!";
730
731 Because there are more than three arguments to open(), it forks the ps(1)
732 command I<without> spawning a shell, and reads its standard output via the
733 C<$ps_pipe> filehandle.  The corresponding syntax to I<write> to command
734 pipes is to use C<"|-"> in place of C<"-|">.
735
736 This was admittedly a rather silly example, because you're using string
737 literals whose content is perfectly safe.  There is therefore no cause to
738 resort to the harder-to-read, multi-argument form of pipe open().  However,
739 whenever you cannot be assured that the program arguments are free of shell
740 metacharacters, the fancier form of open() should be used.  For example:
741
742     my @grep_args = ("egrep", "-i", $some_pattern, @many_files);
743     open(my $grep_pipe, "-|", @grep_args)
744                         || die "can't open @grep_args|: $!";
745
746 Here the multi-argument form of pipe open() is preferred because the
747 pattern and indeed even the filenames themselves might hold metacharacters.
748
749 =head2 Avoiding Pipe Deadlocks
750
751 Whenever you have more than one subprocess, you must be careful that each
752 closes whichever half of any pipes created for interprocess communication
753 it is not using.  This is because any child process reading from the pipe
754 and expecting an EOF will never receive it, and therefore never exit. A
755 single process closing a pipe is not enough to close it; the last process
756 with the pipe open must close it for it to read EOF.
757
758 Certain built-in Unix features help prevent this most of the time.  For
759 instance, filehandles have a "close on exec" flag, which is set I<en masse>
760 under control of the C<$^F> variable.  This is so any filehandles you
761 didn't explicitly route to the STDIN, STDOUT or STDERR of a child
762 I<program> will be automatically closed.
763
764 Always explicitly and immediately call close() on the writable end of any
765 pipe, unless that process is actually writing to it.  Even if you don't
766 explicitly call close(), Perl will still close() all filehandles during
767 global destruction.  As previously discussed, if those filehandles have
768 been opened with Safe Pipe Open, this will result in calling waitpid(),
769 which may again deadlock.
770
771 =head2 Bidirectional Communication with Another Process
772
773 While this works reasonably well for unidirectional communication, what
774 about bidirectional communication?  The most obvious approach doesn't work:
775
776     # THIS DOES NOT WORK!!
777     open(my $prog_for_reading_and_writing, "| some program |")
778
779 If you forget to C<use warnings>, you'll miss out entirely on the
780 helpful diagnostic message:
781
782     Can't do bidirectional pipe at -e line 1.
783
784 If you really want to, you can use the standard open2() from the
785 L<IPC::Open2> module to catch both ends.  There's also an open3() in
786 L<IPC::Open3> for tridirectional I/O so you can also catch your child's
787 STDERR, but doing so would then require an awkward select() loop and
788 wouldn't allow you to use normal Perl input operations.
789
790 If you look at its source, you'll see that open2() uses low-level
791 primitives like the pipe() and exec() syscalls to create all the
792 connections.  Although it might have been more efficient by using
793 socketpair(), this would have been even less portable than it already
794 is. The open2() and open3() functions are unlikely to work anywhere
795 except on a Unix system, or at least one purporting POSIX compliance.
796
797 =for TODO
798 Hold on, is this even true?  First it says that socketpair() is avoided
799 for portability, but then it says it probably won't work except on
800 Unixy systems anyway.  Which one of those is true?
801
802 Here's an example of using open2():
803
804     use IPC::Open2;
805     my $pid = open2(my $reader, my $writer, "cat -un");
806     print $writer "stuff\n";
807     my $got = <$reader>;
808     waitpid $pid, 0;
809
810 The problem with this is that buffering is really going to ruin your
811 day.  Even though your C<$writer> filehandle is auto-flushed so the process
812 on the other end gets your data in a timely manner, you can't usually do
813 anything to force that process to give its data to you in a similarly quick
814 fashion.  In this special case, we could actually so, because we gave
815 I<cat> a B<-u> flag to make it unbuffered.  But very few commands are
816 designed to operate over pipes, so this seldom works unless you yourself
817 wrote the program on the other end of the double-ended pipe.
818
819 A solution to this is to use a library which uses pseudottys to make your
820 program behave more reasonably.  This way you don't have to have control
821 over the source code of the program you're using.  The C<Expect> module
822 from CPAN also addresses this kind of thing.  This module requires two
823 other modules from CPAN, C<IO::Pty> and C<IO::Stty>.  It sets up a pseudo
824 terminal to interact with programs that insist on talking to the terminal
825 device driver.  If your system is supported, this may be your best bet.
826
827 =head2 Bidirectional Communication with Yourself
828
829 If you want, you may make low-level pipe() and fork() syscalls to stitch
830 this together by hand.  This example only talks to itself, but you could
831 reopen the appropriate handles to STDIN and STDOUT and call other processes.
832 (The following example lacks proper error checking.)
833
834  #!/usr/bin/perl
835  # pipe1 - bidirectional communication using two pipe pairs
836  #         designed for the socketpair-challenged
837  use strict;
838  use warnings;
839  use IO::Handle;  # enable autoflush method before Perl 5.14
840  pipe(my $parent_rdr, my $child_wtr);  # XXX: check failure?
841  pipe(my $child_rdr,  my $parent_wtr); # XXX: check failure?
842  $child_wtr->autoflush(1);
843  $parent_wtr->autoflush(1);
844
845  if ($pid = fork()) {
846      close $parent_rdr;
847      close $parent_wtr;
848      print $child_wtr "Parent Pid $$ is sending this\n";
849      chomp(my $line = <$child_rdr>);
850      print "Parent Pid $$ just read this: '$line'\n";
851      close $child_rdr; close $child_wtr;
852      waitpid($pid, 0);
853  } else {
854      die "cannot fork: $!" unless defined $pid;
855      close $child_rdr;
856      close $child_wtr;
857      chomp(my $line = <$parent_rdr>);
858      print "Child Pid $$ just read this: '$line'\n";
859      print $parent_wtr "Child Pid $$ is sending this\n";
860      close $parent_rdr;
861      close $parent_wtr;
862      exit(0);
863  }
864
865 But you don't actually have to make two pipe calls.  If you
866 have the socketpair() system call, it will do this all for you.
867
868  #!/usr/bin/perl
869  # pipe2 - bidirectional communication using socketpair
870  #   "the best ones always go both ways"
871
872  use strict;
873  use warnings;
874  use Socket;
875  use IO::Handle;  # enable autoflush method before Perl 5.14
876
877  # We say AF_UNIX because although *_LOCAL is the
878  # POSIX 1003.1g form of the constant, many machines
879  # still don't have it.
880  socketpair(my $child, my $parent, AF_UNIX, SOCK_STREAM, PF_UNSPEC)
881                              ||  die "socketpair: $!";
882
883  $child->autoflush(1);
884  $parent->autoflush(1);
885
886  if ($pid = fork()) {
887      close $parent;
888      print $child "Parent Pid $$ is sending this\n";
889      chomp(my $line = <$child>);
890      print "Parent Pid $$ just read this: '$line'\n";
891      close $child;
892      waitpid($pid, 0);
893  } else {
894      die "cannot fork: $!" unless defined $pid;
895      close $child;
896      chomp(my $line = <$parent>);
897      print "Child Pid $$ just read this: '$line'\n";
898      print $parent "Child Pid $$ is sending this\n";
899      close $parent;
900      exit(0);
901  }
902
903 =head1 Sockets: Client/Server Communication
904
905 While not entirely limited to Unix-derived operating systems (e.g., WinSock
906 on PCs provides socket support, as do some VMS libraries), you might not have
907 sockets on your system, in which case this section probably isn't going to
908 do you much good.  With sockets, you can do both virtual circuits like TCP
909 streams and datagrams like UDP packets.  You may be able to do even more
910 depending on your system.
911
912 The Perl functions for dealing with sockets have the same names as
913 the corresponding system calls in C, but their arguments tend to differ
914 for two reasons.  First, Perl filehandles work differently than C file
915 descriptors.  Second, Perl already knows the length of its strings, so you
916 don't need to pass that information.
917
918 One of the major problems with ancient, antemillennial socket code in Perl
919 was that it used hard-coded values for some of the constants, which
920 severely hurt portability.  If you ever see code that does anything like
921 explicitly setting C<$AF_INET = 2>, you know you're in for big trouble.
922 An immeasurably superior approach is to use the L<Socket> module, which more
923 reliably grants access to the various constants and functions you'll need.
924
925 If you're not writing a server/client for an existing protocol like
926 NNTP or SMTP, you should give some thought to how your server will
927 know when the client has finished talking, and vice-versa.  Most
928 protocols are based on one-line messages and responses (so one party
929 knows the other has finished when a "\n" is received) or multi-line
930 messages and responses that end with a period on an empty line
931 ("\n.\n" terminates a message/response).
932
933 =head2 Internet Line Terminators
934
935 The Internet line terminator is "\015\012".  Under ASCII variants of
936 Unix, that could usually be written as "\r\n", but under other systems,
937 "\r\n" might at times be "\015\015\012", "\012\012\015", or something
938 completely different.  The standards specify writing "\015\012" to be
939 conformant (be strict in what you provide), but they also recommend
940 accepting a lone "\012" on input (be lenient in what you require).
941 We haven't always been very good about that in the code in this manpage,
942 but unless you're on a Mac from way back in its pre-Unix dark ages, you'll
943 probably be ok.
944
945 =head2 Internet TCP Clients and Servers
946
947 Use Internet-domain sockets when you want to do client-server
948 communication that might extend to machines outside of your own system.
949
950 Here's a sample TCP client using Internet-domain sockets:
951
952     #!/usr/bin/perl
953     use strict;
954     use warnings;
955     use Socket;
956
957     my $remote  = shift || "localhost";
958     my $port    = shift || 2345;  # random port
959     if ($port =~ /\D/) { $port = getservbyname($port, "tcp") }
960     die "No port" unless $port;
961     my $iaddr   = inet_aton($remote)       || die "no host: $remote";
962     my $paddr   = sockaddr_in($port, $iaddr);
963
964     my $proto   = getprotobyname("tcp");
965     socket(my $sock, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)  || die "socket: $!";
966     connect($sock, $paddr)              || die "connect: $!";
967     while (my $line = <$sock>) {
968         print $line;
969     }
970
971     close ($sock)                        || die "close: $!";
972     exit(0);
973
974 And here's a corresponding server to go along with it.  We'll
975 leave the address as C<INADDR_ANY> so that the kernel can choose
976 the appropriate interface on multihomed hosts.  If you want sit
977 on a particular interface (like the external side of a gateway
978 or firewall machine), fill this in with your real address instead.
979
980  #!/usr/bin/perl -T
981  use strict;
982  use warnings;
983  BEGIN { $ENV{PATH} = "/usr/bin:/bin" }
984  use Socket;
985  use Carp;
986  my $EOL = "\015\012";
987
988  sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime(), "\n" }
989
990  my $port  = shift || 2345;
991  die "invalid port" unless $port =~ /^ \d+ $/x;
992
993  my $proto = getprotobyname("tcp");
994
995  socket(my $server, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto) || die "socket: $!";
996  setsockopt($server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, pack("l", 1))
997                                                || die "setsockopt: $!";
998  bind($server, sockaddr_in($port, INADDR_ANY)) || die "bind: $!";
999  listen($server, SOMAXCONN)                    || die "listen: $!";
1000
1001  logmsg "server started on port $port";
1002
1003  for (my $paddr; $paddr = accept(my $client, $server); close $client) {
1004      my($port, $iaddr) = sockaddr_in($paddr);
1005      my $name = gethostbyaddr($iaddr, AF_INET);
1006
1007      logmsg "connection from $name [",
1008              inet_ntoa($iaddr), "]
1009              at port $port";
1010
1011      print $client "Hello there, $name, it's now ",
1012                      scalar localtime(), $EOL;
1013  }
1014
1015 And here's a multitasking version.  It's multitasked in that
1016 like most typical servers, it spawns (fork()s) a child server to
1017 handle the client request so that the master server can quickly
1018 go back to service a new client.
1019
1020  #!/usr/bin/perl -T
1021  use strict;
1022  use warnings;
1023  BEGIN { $ENV{PATH} = "/usr/bin:/bin" }
1024  use Socket;
1025  use Carp;
1026  my $EOL = "\015\012";
1027
1028  sub spawn;  # forward declaration
1029  sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime(), "\n" }
1030
1031  my $port  = shift || 2345;
1032  die "invalid port" unless $port =~ /^ \d+ $/x;
1033
1034  my $proto = getprotobyname("tcp");
1035
1036  socket(my $server, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto) || die "socket: $!";
1037  setsockopt($server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, pack("l", 1))
1038                                                || die "setsockopt: $!";
1039  bind($server, sockaddr_in($port, INADDR_ANY)) || die "bind: $!";
1040  listen($server, SOMAXCONN)                    || die "listen: $!";
1041
1042  logmsg "server started on port $port";
1043
1044  my $waitedpid = 0;
1045
1046  use POSIX ":sys_wait_h";
1047  use Errno;
1048
1049  sub REAPER {
1050      local $!;   # don't let waitpid() overwrite current error
1051      while ((my $pid = waitpid(-1, WNOHANG)) > 0 && WIFEXITED($?)) {
1052          logmsg "reaped $waitedpid" . ($? ? " with exit $?" : "");
1053      }
1054      $SIG{CHLD} = \&REAPER;  # loathe SysV
1055  }
1056
1057  $SIG{CHLD} = \&REAPER;
1058
1059  while (1) {
1060      my $paddr = accept(my $client, $server) || do {
1061          # try again if accept() returned because got a signal
1062          next if $!{EINTR};
1063          die "accept: $!";
1064      };
1065      my ($port, $iaddr) = sockaddr_in($paddr);
1066      my $name = gethostbyaddr($iaddr, AF_INET);
1067
1068      logmsg "connection from $name [",
1069             inet_ntoa($iaddr),
1070             "] at port $port";
1071
1072      spawn $client, sub {
1073          $| = 1;
1074          print "Hello there, $name, it's now ",
1075                scalar localtime(),
1076                $EOL;
1077          exec "/usr/games/fortune"       # XXX: "wrong" line terminators
1078              or confess "can't exec fortune: $!";
1079      };
1080      close $client;
1081  }
1082
1083  sub spawn {
1084      my $client = shift;
1085      my $coderef = shift;
1086
1087      unless (@_ == 0 && $coderef && ref($coderef) eq "CODE") {
1088          confess "usage: spawn CLIENT CODEREF";
1089      }
1090
1091      my $pid;
1092      unless (defined($pid = fork())) {
1093          logmsg "cannot fork: $!";
1094          return;
1095      }
1096      elsif ($pid) {
1097          logmsg "begat $pid";
1098          return; # I'm the parent
1099      }
1100      # else I'm the child -- go spawn
1101
1102      open(STDIN,  "<&", $client)   || die "can't dup client to stdin";
1103      open(STDOUT, ">&", $client)   || die "can't dup client to stdout";
1104      ## open(STDERR, ">&", STDOUT) || die "can't dup stdout to stderr";
1105      exit($coderef->());
1106  }
1107
1108 This server takes the trouble to clone off a child version via fork()
1109 for each incoming request.  That way it can handle many requests at
1110 once, which you might not always want.  Even if you don't fork(), the
1111 listen() will allow that many pending connections.  Forking servers
1112 have to be particularly careful about cleaning up their dead children
1113 (called "zombies" in Unix parlance), because otherwise you'll quickly
1114 fill up your process table.  The REAPER subroutine is used here to
1115 call waitpid() for any child processes that have finished, thereby
1116 ensuring that they terminate cleanly and don't join the ranks of the
1117 living dead.
1118
1119 Within the while loop we call accept() and check to see if it returns
1120 a false value.  This would normally indicate a system error needs
1121 to be reported.  However, the introduction of safe signals (see
1122 L</Deferred Signals (Safe Signals)> above) in Perl 5.8.0 means that
1123 accept() might also be interrupted when the process receives a signal.
1124 This typically happens when one of the forked subprocesses exits and
1125 notifies the parent process with a CHLD signal.
1126
1127 If accept() is interrupted by a signal, $! will be set to EINTR.
1128 If this happens, we can safely continue to the next iteration of
1129 the loop and another call to accept().  It is important that your
1130 signal handling code not modify the value of $!, or else this test
1131 will likely fail.  In the REAPER subroutine we create a local version
1132 of $! before calling waitpid().  When waitpid() sets $! to ECHILD as
1133 it inevitably does when it has no more children waiting, it
1134 updates the local copy and leaves the original unchanged.
1135
1136 You should use the B<-T> flag to enable taint checking (see L<perlsec>)
1137 even if we aren't running setuid or setgid.  This is always a good idea
1138 for servers or any program run on behalf of someone else (like CGI
1139 scripts), because it lessens the chances that people from the outside will
1140 be able to compromise your system.
1141
1142 Let's look at another TCP client.  This one connects to the TCP "time"
1143 service on a number of different machines and shows how far their clocks
1144 differ from the system on which it's being run:
1145
1146     #!/usr/bin/perl
1147     use strict;
1148     use warnings;
1149     use Socket;
1150
1151     my $SECS_OF_70_YEARS = 2208988800;
1152     sub ctime { scalar localtime(shift() || time()) }
1153
1154     my $iaddr = gethostbyname("localhost");
1155     my $proto = getprotobyname("tcp");
1156     my $port = getservbyname("time", "tcp");
1157     my $paddr = sockaddr_in(0, $iaddr);
1158
1159     $| = 1;
1160     printf "%-24s %8s %s\n", "localhost", 0, ctime();
1161
1162     foreach my $host (@ARGV) {
1163         printf "%-24s ", $host;
1164         my $hisiaddr = inet_aton($host)     || die "unknown host";
1165         my $hispaddr = sockaddr_in($port, $hisiaddr);
1166         socket(my $socket, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)
1167                                             || die "socket: $!";
1168         connect($socket, $hispaddr)         || die "connect: $!";
1169         my $rtime = pack("C4", ());
1170         read($socket, $rtime, 4);
1171         close($socket);
1172         my $histime = unpack("N", $rtime) - $SECS_OF_70_YEARS;
1173         printf "%8d %s\n", $histime - time(), ctime($histime);
1174     }
1175
1176 =head2 Unix-Domain TCP Clients and Servers
1177
1178 That's fine for Internet-domain clients and servers, but what about local
1179 communications?  While you can use the same setup, sometimes you don't
1180 want to.  Unix-domain sockets are local to the current host, and are often
1181 used internally to implement pipes.  Unlike Internet domain sockets, Unix
1182 domain sockets can show up in the file system with an ls(1) listing.
1183
1184     % ls -l /dev/log
1185     srw-rw-rw-  1 root            0 Oct 31 07:23 /dev/log
1186
1187 You can test for these with Perl's B<-S> file test:
1188
1189     unless (-S "/dev/log") {
1190         die "something's wicked with the log system";
1191     }
1192
1193 Here's a sample Unix-domain client:
1194
1195     #!/usr/bin/perl
1196     use Socket;
1197     use strict;
1198     use warnings;
1199
1200     my $rendezvous = shift || "catsock";
1201     socket(my $sock, PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0) || die "socket: $!";
1202     connect($sock, sockaddr_un($rendezvous))  || die "connect: $!";
1203     while (defined(my $line = <$sock>)) {
1204         print $line;
1205     }
1206     exit(0);
1207
1208 And here's a corresponding server.  You don't have to worry about silly
1209 network terminators here because Unix domain sockets are guaranteed
1210 to be on the localhost, and thus everything works right.
1211
1212     #!/usr/bin/perl -T
1213     use strict;
1214     use warnings;
1215     use Socket;
1216     use Carp;
1217
1218     BEGIN { $ENV{PATH} = "/usr/bin:/bin" }
1219     sub spawn;  # forward declaration
1220     sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime(), "\n" }
1221
1222     my $NAME = "catsock";
1223     my $uaddr = sockaddr_un($NAME);
1224     my $proto = getprotobyname("tcp");
1225
1226     socket(my $server, PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0) || die "socket: $!";
1227     unlink($NAME);
1228     bind  ($server, $uaddr)                     || die "bind: $!";
1229     listen($server, SOMAXCONN)                  || die "listen: $!";
1230
1231     logmsg "server started on $NAME";
1232
1233     my $waitedpid;
1234
1235     use POSIX ":sys_wait_h";
1236     sub REAPER {
1237         my $child;
1238         while (($waitedpid = waitpid(-1, WNOHANG)) > 0) {
1239             logmsg "reaped $waitedpid" . ($? ? " with exit $?" : "");
1240         }
1241         $SIG{CHLD} = \&REAPER;  # loathe SysV
1242     }
1243
1244     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
1245
1246
1247     for ( $waitedpid = 0;
1248           accept(my $client, $server) || $waitedpid;
1249           $waitedpid = 0, close $client)
1250     {
1251         next if $waitedpid;
1252         logmsg "connection on $NAME";
1253         spawn $client, sub {
1254             print "Hello there, it's now ", scalar localtime(), "\n";
1255             exec("/usr/games/fortune")  || die "can't exec fortune: $!";
1256         };
1257     }
1258
1259     sub spawn {
1260         my $client = shift();
1261         my $coderef = shift();
1262
1263         unless (@_ == 0 && $coderef && ref($coderef) eq "CODE") {
1264             confess "usage: spawn CLIENT CODEREF";
1265         }
1266
1267         my $pid;
1268         unless (defined($pid = fork())) {
1269             logmsg "cannot fork: $!";
1270             return;
1271         }
1272         elsif ($pid) {
1273             logmsg "begat $pid";
1274             return; # I'm the parent
1275         }
1276         else {
1277             # I'm the child -- go spawn
1278         }
1279
1280         open(STDIN,  "<&", $client)
1281             || die "can't dup client to stdin";
1282         open(STDOUT, ">&", $client)
1283             || die "can't dup client to stdout";
1284         ## open(STDERR, ">&", STDOUT)
1285         ##  || die "can't dup stdout to stderr";
1286         exit($coderef->());
1287     }
1288
1289 As you see, it's remarkably similar to the Internet domain TCP server, so
1290 much so, in fact, that we've omitted several duplicate functions--spawn(),
1291 logmsg(), ctime(), and REAPER()--which are the same as in the other server.
1292
1293 So why would you ever want to use a Unix domain socket instead of a
1294 simpler named pipe?  Because a named pipe doesn't give you sessions.  You
1295 can't tell one process's data from another's.  With socket programming,
1296 you get a separate session for each client; that's why accept() takes two
1297 arguments.
1298
1299 For example, let's say that you have a long-running database server daemon
1300 that you want folks to be able to access from the Web, but only
1301 if they go through a CGI interface.  You'd have a small, simple CGI
1302 program that does whatever checks and logging you feel like, and then acts
1303 as a Unix-domain client and connects to your private server.
1304
1305 =head1 TCP Clients with IO::Socket
1306
1307 For those preferring a higher-level interface to socket programming, the
1308 IO::Socket module provides an object-oriented approach.  If for some reason
1309 you lack this module, you can just fetch IO::Socket from CPAN, where you'll also
1310 find modules providing easy interfaces to the following systems: DNS, FTP,
1311 Ident (RFC 931), NIS and NISPlus, NNTP, Ping, POP3, SMTP, SNMP, SSLeay,
1312 Telnet, and Time--to name just a few.
1313
1314 =head2 A Simple Client
1315
1316 Here's a client that creates a TCP connection to the "daytime"
1317 service at port 13 of the host name "localhost" and prints out everything
1318 that the server there cares to provide.
1319
1320     #!/usr/bin/perl
1321     use strict;
1322     use warnings;
1323     use IO::Socket;
1324     my $remote = IO::Socket::INET->new(
1325                         Proto    => "tcp",
1326                         PeerAddr => "localhost",
1327                         PeerPort => "daytime(13)",
1328                     )
1329                  || die "can't connect to daytime service on localhost";
1330     while (<$remote>) { print }
1331
1332 When you run this program, you should get something back that
1333 looks like this:
1334
1335     Wed May 14 08:40:46 MDT 1997
1336
1337 Here are what those parameters to the new() constructor mean:
1338
1339 =over 4
1340
1341 =item C<Proto>
1342
1343 This is which protocol to use.  In this case, the socket handle returned
1344 will be connected to a TCP socket, because we want a stream-oriented
1345 connection, that is, one that acts pretty much like a plain old file.
1346 Not all sockets are this of this type.  For example, the UDP protocol
1347 can be used to make a datagram socket, used for message-passing.
1348
1349 =item C<PeerAddr>
1350
1351 This is the name or Internet address of the remote host the server is
1352 running on.  We could have specified a longer name like C<"www.perl.com">,
1353 or an address like C<"207.171.7.72">.  For demonstration purposes, we've
1354 used the special hostname C<"localhost">, which should always mean the
1355 current machine you're running on.  The corresponding Internet address
1356 for localhost is C<"127.0.0.1">, if you'd rather use that.
1357
1358 =item C<PeerPort>
1359
1360 This is the service name or port number we'd like to connect to.
1361 We could have gotten away with using just C<"daytime"> on systems with a
1362 well-configured system services file,[FOOTNOTE: The system services file
1363 is found in I</etc/services> under Unixy systems.] but here we've specified the
1364 port number (13) in parentheses.  Using just the number would have also
1365 worked, but numeric literals make careful programmers nervous.
1366
1367 =back
1368
1369 =head2 A Webget Client
1370
1371 Here's a simple client that takes a remote host to fetch a document
1372 from, and then a list of files to get from that host.  This is a
1373 more interesting client than the previous one because it first sends
1374 something to the server before fetching the server's response.
1375
1376     #!/usr/bin/perl
1377     use strict;
1378     use warnings;
1379     use IO::Socket;
1380     unless (@ARGV > 1) { die "usage: $0 host url ..." }
1381     my $host = shift(@ARGV);
1382     my $EOL = "\015\012";
1383     my $BLANK = $EOL x 2;
1384     for my $document (@ARGV) {
1385         my $remote = IO::Socket::INET->new( Proto     => "tcp",
1386                                             PeerAddr  => $host,
1387                                             PeerPort  => "http(80)",
1388                   )     || die "cannot connect to httpd on $host";
1389         $remote->autoflush(1);
1390         print $remote "GET $document HTTP/1.0" . $BLANK;
1391         while ( <$remote> ) { print }
1392         close $remote;
1393     }
1394
1395 The web server handling the HTTP service is assumed to be at
1396 its standard port, number 80.  If the server you're trying to
1397 connect to is at a different port, like 1080 or 8080, you should specify it
1398 as the named-parameter pair, C<< PeerPort => 8080 >>.  The C<autoflush>
1399 method is used on the socket because otherwise the system would buffer
1400 up the output we sent it.  (If you're on a prehistoric Mac, you'll also
1401 need to change every C<"\n"> in your code that sends data over the network
1402 to be a C<"\015\012"> instead.)
1403
1404 Connecting to the server is only the first part of the process: once you
1405 have the connection, you have to use the server's language.  Each server
1406 on the network has its own little command language that it expects as
1407 input.  The string that we send to the server starting with "GET" is in
1408 HTTP syntax.  In this case, we simply request each specified document.
1409 Yes, we really are making a new connection for each document, even though
1410 it's the same host.  That's the way you always used to have to speak HTTP.
1411 Recent versions of web browsers may request that the remote server leave
1412 the connection open a little while, but the server doesn't have to honor
1413 such a request.
1414
1415 Here's an example of running that program, which we'll call I<webget>:
1416
1417     % webget www.perl.com /guanaco.html
1418     HTTP/1.1 404 File Not Found
1419     Date: Thu, 08 May 1997 18:02:32 GMT
1420     Server: Apache/1.2b6
1421     Connection: close
1422     Content-type: text/html
1423
1424     <HEAD><TITLE>404 File Not Found</TITLE></HEAD>
1425     <BODY><H1>File Not Found</H1>
1426     The requested URL /guanaco.html was not found on this server.<P>
1427     </BODY>
1428
1429 Ok, so that's not very interesting, because it didn't find that
1430 particular document.  But a long response wouldn't have fit on this page.
1431
1432 For a more featureful version of this program, you should look to
1433 the I<lwp-request> program included with the LWP modules from CPAN.
1434
1435 =head2 Interactive Client with IO::Socket
1436
1437 Well, that's all fine if you want to send one command and get one answer,
1438 but what about setting up something fully interactive, somewhat like
1439 the way I<telnet> works?  That way you can type a line, get the answer,
1440 type a line, get the answer, etc.
1441
1442 This client is more complicated than the two we've done so far, but if
1443 you're on a system that supports the powerful C<fork> call, the solution
1444 isn't that rough.  Once you've made the connection to whatever service
1445 you'd like to chat with, call C<fork> to clone your process.  Each of
1446 these two identical process has a very simple job to do: the parent
1447 copies everything from the socket to standard output, while the child
1448 simultaneously copies everything from standard input to the socket.
1449 To accomplish the same thing using just one process would be I<much>
1450 harder, because it's easier to code two processes to do one thing than it
1451 is to code one process to do two things.  (This keep-it-simple principle
1452 a cornerstones of the Unix philosophy, and good software engineering as
1453 well, which is probably why it's spread to other systems.)
1454
1455 Here's the code:
1456
1457     #!/usr/bin/perl
1458     use strict;
1459     use warnings;
1460     use IO::Socket;
1461
1462     unless (@ARGV == 2) { die "usage: $0 host port" }
1463     my ($host, $port) = @ARGV;
1464
1465     # create a tcp connection to the specified host and port
1466     my $handle = IO::Socket::INET->new(Proto     => "tcp",
1467                                        PeerAddr  => $host,
1468                                        PeerPort  => $port)
1469                || die "can't connect to port $port on $host: $!";
1470
1471     $handle->autoflush(1);       # so output gets there right away
1472     print STDERR "[Connected to $host:$port]\n";
1473
1474     # split the program into two processes, identical twins
1475     die "can't fork: $!" unless defined(my $kidpid = fork());
1476
1477     # the if{} block runs only in the parent process
1478     if ($kidpid) {
1479         # copy the socket to standard output
1480         while (defined (my $line = <$handle>)) {
1481             print STDOUT $line;
1482         }
1483         kill("TERM", $kidpid);   # send SIGTERM to child
1484     }
1485     # the else{} block runs only in the child process
1486     else {
1487         # copy standard input to the socket
1488         while (defined (my $line = <STDIN>)) {
1489             print $handle $line;
1490         }
1491         exit(0);                # just in case
1492     }
1493
1494 The C<kill> function in the parent's C<if> block is there to send a
1495 signal to our child process, currently running in the C<else> block,
1496 as soon as the remote server has closed its end of the connection.
1497
1498 If the remote server sends data a byte at time, and you need that
1499 data immediately without waiting for a newline (which might not happen),
1500 you may wish to replace the C<while> loop in the parent with the
1501 following:
1502
1503     my $byte;
1504     while (sysread($handle, $byte, 1) == 1) {
1505         print STDOUT $byte;
1506     }
1507
1508 Making a system call for each byte you want to read is not very efficient
1509 (to put it mildly) but is the simplest to explain and works reasonably
1510 well.
1511
1512 =head1 TCP Servers with IO::Socket
1513
1514 As always, setting up a server is little bit more involved than running a client.
1515 The model is that the server creates a special kind of socket that
1516 does nothing but listen on a particular port for incoming connections.
1517 It does this by calling the C<< IO::Socket::INET->new() >> method with
1518 slightly different arguments than the client did.
1519
1520 =over 4
1521
1522 =item Proto
1523
1524 This is which protocol to use.  Like our clients, we'll
1525 still specify C<"tcp"> here.
1526
1527 =item LocalPort
1528
1529 We specify a local
1530 port in the C<LocalPort> argument, which we didn't do for the client.
1531 This is service name or port number for which you want to be the
1532 server. (Under Unix, ports under 1024 are restricted to the
1533 superuser.)  In our sample, we'll use port 9000, but you can use
1534 any port that's not currently in use on your system.  If you try
1535 to use one already in used, you'll get an "Address already in use"
1536 message.  Under Unix, the C<netstat -a> command will show
1537 which services current have servers.
1538
1539 =item Listen
1540
1541 The C<Listen> parameter is set to the maximum number of
1542 pending connections we can accept until we turn away incoming clients.
1543 Think of it as a call-waiting queue for your telephone.
1544 The low-level Socket module has a special symbol for the system maximum, which
1545 is SOMAXCONN.
1546
1547 =item Reuse
1548
1549 The C<Reuse> parameter is needed so that we restart our server
1550 manually without waiting a few minutes to allow system buffers to
1551 clear out.
1552
1553 =back
1554
1555 Once the generic server socket has been created using the parameters
1556 listed above, the server then waits for a new client to connect
1557 to it.  The server blocks in the C<accept> method, which eventually accepts a
1558 bidirectional connection from the remote client.  (Make sure to autoflush
1559 this handle to circumvent buffering.)
1560
1561 To add to user-friendliness, our server prompts the user for commands.
1562 Most servers don't do this.  Because of the prompt without a newline,
1563 you'll have to use the C<sysread> variant of the interactive client above.
1564
1565 This server accepts one of five different commands, sending output back to
1566 the client.  Unlike most network servers, this one handles only one
1567 incoming client at a time.  Multitasking servers are covered in
1568 Chapter 16 of the Camel.
1569
1570 Here's the code.
1571
1572  #!/usr/bin/perl
1573  use strict;
1574  use warnings;
1575  use IO::Socket;
1576  use Net::hostent;      # for OOish version of gethostbyaddr
1577
1578  my $PORT = 9000;       # pick something not in use
1579
1580  my $server = IO::Socket::INET->new( Proto     => "tcp",
1581                                      LocalPort => $PORT,
1582                                      Listen    => SOMAXCONN,
1583                                      Reuse     => 1);
1584
1585  die "can't setup server" unless $server;
1586  print "[Server $0 accepting clients]\n";
1587
1588  while (my $client = $server->accept()) {
1589    $client->autoflush(1);
1590    print $client "Welcome to $0; type help for command list.\n";
1591    my $hostinfo = gethostbyaddr($client->peeraddr);
1592    printf "[Connect from %s]\n",
1593           $hostinfo ? $hostinfo->name : $client->peerhost;
1594    print $client "Command? ";
1595    while ( <$client>) {
1596      next unless /\S/;     # blank line
1597      if    (/quit|exit/i)  { last                                      }
1598      elsif (/date|time/i)  { printf $client "%s\n", scalar localtime() }
1599      elsif (/who/i )       { print  $client `who 2>&1`                 }
1600      elsif (/cookie/i )    { print  $client `/usr/games/fortune 2>&1`  }
1601      elsif (/motd/i )      { print  $client `cat /etc/motd 2>&1`       }
1602      else {
1603        print $client "Commands: quit date who cookie motd\n";
1604      }
1605    } continue {
1606       print $client "Command? ";
1607    }
1608    close $client;
1609  }
1610
1611 =head1 UDP: Message Passing
1612
1613 Another kind of client-server setup is one that uses not connections, but
1614 messages.  UDP communications involve much lower overhead but also provide
1615 less reliability, as there are no promises that messages will arrive at
1616 all, let alone in order and unmangled.  Still, UDP offers some advantages
1617 over TCP, including being able to "broadcast" or "multicast" to a whole
1618 bunch of destination hosts at once (usually on your local subnet).  If you
1619 find yourself overly concerned about reliability and start building checks
1620 into your message system, then you probably should use just TCP to start
1621 with.
1622
1623 UDP datagrams are I<not> a bytestream and should not be treated as such.
1624 This makes using I/O mechanisms with internal buffering like stdio (i.e.
1625 print() and friends) especially cumbersome. Use syswrite(), or better
1626 send(), like in the example below.
1627
1628 Here's a UDP program similar to the sample Internet TCP client given
1629 earlier.  However, instead of checking one host at a time, the UDP version
1630 will check many of them asynchronously by simulating a multicast and then
1631 using select() to do a timed-out wait for I/O.  To do something similar
1632 with TCP, you'd have to use a different socket handle for each host.
1633
1634  #!/usr/bin/perl
1635  use strict;
1636  use warnings;
1637  use Socket;
1638  use Sys::Hostname;
1639
1640  my $SECS_OF_70_YEARS = 2_208_988_800;
1641
1642  my $iaddr = gethostbyname(hostname());
1643  my $proto = getprotobyname("udp");
1644  my $port = getservbyname("time", "udp");
1645  my $paddr = sockaddr_in(0, $iaddr); # 0 means let kernel pick
1646
1647  socket(my $socket, PF_INET, SOCK_DGRAM, $proto) || die "socket: $!";
1648  bind($socket, $paddr)                           || die "bind: $!";
1649
1650  $| = 1;
1651  printf "%-12s %8s %s\n",  "localhost", 0, scalar localtime();
1652  my $count = 0;
1653  for my $host (@ARGV) {
1654      $count++;
1655      my $hisiaddr = inet_aton($host)         || die "unknown host";
1656      my $hispaddr = sockaddr_in($port, $hisiaddr);
1657      defined(send($socket, 0, 0, $hispaddr)) || die "send $host: $!";
1658  }
1659
1660  my $rout = my $rin = "";
1661  vec($rin, fileno($socket), 1) = 1;
1662
1663  # timeout after 10.0 seconds
1664  while ($count && select($rout = $rin, undef, undef, 10.0)) {
1665      my $rtime = "";
1666      my $hispaddr = recv($socket, $rtime, 4, 0) || die "recv: $!";
1667      my ($port, $hisiaddr) = sockaddr_in($hispaddr);
1668      my $host = gethostbyaddr($hisiaddr, AF_INET);
1669      my $histime = unpack("N", $rtime) - $SECS_OF_70_YEARS;
1670      printf "%-12s ", $host;
1671      printf "%8d %s\n", $histime - time(), scalar localtime($histime);
1672      $count--;
1673  }
1674
1675 This example does not include any retries and may consequently fail to
1676 contact a reachable host. The most prominent reason for this is congestion
1677 of the queues on the sending host if the number of hosts to contact is
1678 sufficiently large.
1679
1680 =head1 SysV IPC
1681
1682 While System V IPC isn't so widely used as sockets, it still has some
1683 interesting uses.  However, you cannot use SysV IPC or Berkeley mmap() to
1684 have a variable shared amongst several processes.  That's because Perl
1685 would reallocate your string when you weren't wanting it to.  You might
1686 look into the C<IPC::Shareable> or C<threads::shared> modules for that.
1687
1688 Here's a small example showing shared memory usage.
1689
1690     use IPC::SysV qw(IPC_PRIVATE IPC_RMID S_IRUSR S_IWUSR);
1691
1692     my $size = 2000;
1693     my $id = shmget(IPC_PRIVATE, $size, S_IRUSR | S_IWUSR);
1694     defined($id)                    || die "shmget: $!";
1695     print "shm key $id\n";
1696
1697     my $message = "Message #1";
1698     shmwrite($id, $message, 0, 60)  || die "shmwrite: $!";
1699     print "wrote: '$message'\n";
1700     shmread($id, my $buff, 0, 60)      || die "shmread: $!";
1701     print "read : '$buff'\n";
1702
1703     # the buffer of shmread is zero-character end-padded.
1704     substr($buff, index($buff, "\0")) = "";
1705     print "un" unless $buff eq $message;
1706     print "swell\n";
1707
1708     print "deleting shm $id\n";
1709     shmctl($id, IPC_RMID, 0)        || die "shmctl: $!";
1710
1711 Here's an example of a semaphore:
1712
1713     use IPC::SysV qw(IPC_CREAT);
1714
1715     my $IPC_KEY = 1234;
1716     my $id = semget($IPC_KEY, 10, 0666 | IPC_CREAT);
1717     defined($id)                    || die "semget: $!";
1718     print "sem id $id\n";
1719
1720 Put this code in a separate file to be run in more than one process.
1721 Call the file F<take>:
1722
1723     # create a semaphore
1724
1725     my $IPC_KEY = 1234;
1726     my $id = semget($IPC_KEY, 0, 0);
1727     defined($id)                    || die "semget: $!";
1728
1729     my $semnum  = 0;
1730     my $semflag = 0;
1731
1732     # "take" semaphore
1733     # wait for semaphore to be zero
1734     my $semop = 0;
1735     my $opstring1 = pack("s!s!s!", $semnum, $semop, $semflag);
1736
1737     # Increment the semaphore count
1738     $semop = 1;
1739     my $opstring2 = pack("s!s!s!", $semnum, $semop,  $semflag);
1740     my $opstring  = $opstring1 . $opstring2;
1741
1742     semop($id, $opstring)   || die "semop: $!";
1743
1744 Put this code in a separate file to be run in more than one process.
1745 Call this file F<give>:
1746
1747     # "give" the semaphore
1748     # run this in the original process and you will see
1749     # that the second process continues
1750
1751     my $IPC_KEY = 1234;
1752     my $id = semget($IPC_KEY, 0, 0);
1753     die unless defined($id);
1754
1755     my $semnum  = 0;
1756     my $semflag = 0;
1757
1758     # Decrement the semaphore count
1759     my $semop = -1;
1760     my $opstring = pack("s!s!s!", $semnum, $semop, $semflag);
1761
1762     semop($id, $opstring)   || die "semop: $!";
1763
1764 The SysV IPC code above was written long ago, and it's definitely
1765 clunky looking.  For a more modern look, see the IPC::SysV module.
1766
1767 A small example demonstrating SysV message queues:
1768
1769     use IPC::SysV qw(IPC_PRIVATE IPC_RMID IPC_CREAT S_IRUSR S_IWUSR);
1770
1771     my $id = msgget(IPC_PRIVATE, IPC_CREAT | S_IRUSR | S_IWUSR);
1772     defined($id)                || die "msgget failed: $!";
1773
1774     my $sent      = "message";
1775     my $type_sent = 1234;
1776
1777     msgsnd($id, pack("l! a*", $type_sent, $sent), 0)
1778                                 || die "msgsnd failed: $!";
1779
1780     msgrcv($id, my $rcvd_buf, 60, 0, 0)
1781                                 || die "msgrcv failed: $!";
1782
1783     my($type_rcvd, $rcvd) = unpack("l! a*", $rcvd_buf);
1784
1785     if ($rcvd eq $sent) {
1786         print "okay\n";
1787     } else {
1788         print "not okay\n";
1789     }
1790
1791     msgctl($id, IPC_RMID, 0)    || die "msgctl failed: $!\n";
1792
1793 =head1 NOTES
1794
1795 Most of these routines quietly but politely return C<undef> when they
1796 fail instead of causing your program to die right then and there due to
1797 an uncaught exception.  (Actually, some of the new I<Socket> conversion
1798 functions do croak() on bad arguments.)  It is therefore essential to
1799 check return values from these functions.  Always begin your socket
1800 programs this way for optimal success, and don't forget to add the B<-T>
1801 taint-checking flag to the C<#!> line for servers:
1802
1803     #!/usr/bin/perl -T
1804     use strict;
1805     use warnings;
1806     use sigtrap;
1807     use Socket;
1808
1809 =head1 BUGS
1810
1811 These routines all create system-specific portability problems.  As noted
1812 elsewhere, Perl is at the mercy of your C libraries for much of its system
1813 behavior.  It's probably safest to assume broken SysV semantics for
1814 signals and to stick with simple TCP and UDP socket operations; e.g., don't
1815 try to pass open file descriptors over a local UDP datagram socket if you
1816 want your code to stand a chance of being portable.
1817
1818 =head1 AUTHOR
1819
1820 Tom Christiansen, with occasional vestiges of Larry Wall's original
1821 version and suggestions from the Perl Porters.
1822
1823 =head1 SEE ALSO
1824
1825 There's a lot more to networking than this, but this should get you
1826 started.
1827
1828 For intrepid programmers, the indispensable textbook is I<Unix Network
1829 Programming, 2nd Edition, Volume 1> by W. Richard Stevens (published by
1830 Prentice-Hall).  Most books on networking address the subject from the
1831 perspective of a C programmer; translation to Perl is left as an exercise
1832 for the reader.
1833
1834 The IO::Socket(3) manpage describes the object library, and the Socket(3)
1835 manpage describes the low-level interface to sockets.  Besides the obvious
1836 functions in L<perlfunc>, you should also check out the F<modules> file at
1837 your nearest CPAN site, especially
1838 L<http://www.cpan.org/modules/00modlist.long.html#ID5_Networking_>.
1839 See L<perlmodlib> or best yet, the F<Perl FAQ> for a description
1840 of what CPAN is and where to get it if the previous link doesn't work
1841 for you.
1842
1843 Section 5 of CPAN's F<modules> file is devoted to "Networking, Device
1844 Control (modems), and Interprocess Communication", and contains numerous
1845 unbundled modules numerous networking modules, Chat and Expect operations,
1846 CGI programming, DCE, FTP, IPC, NNTP, Proxy, Ptty, RPC, SNMP, SMTP, Telnet,
1847 Threads, and ToolTalk--to name just a few.