This is a live mirror of the Perl 5 development currently hosted at https://github.com/perl/perl5
[DOCPATCH] perlfunc/read
[perl5.git] / pod / perlipc.pod
1 =head1 NAME
2
3 perlipc - Perl interprocess communication (signals, fifos, pipes, safe subprocesses, sockets, and semaphores)
4
5 =head1 DESCRIPTION
6
7 The basic IPC facilities of Perl are built out of the good old Unix
8 signals, named pipes, pipe opens, the Berkeley socket routines, and SysV
9 IPC calls.  Each is used in slightly different situations.
10
11 =head1 Signals
12
13 Perl uses a simple signal handling model: the %SIG hash contains names
14 or references of user-installed signal handlers.  These handlers will
15 be called with an argument which is the name of the signal that
16 triggered it.  A signal may be generated intentionally from a
17 particular keyboard sequence like control-C or control-Z, sent to you
18 from another process, or triggered automatically by the kernel when
19 special events transpire, like a child process exiting, your process
20 running out of stack space, or hitting file size limit.
21
22 For example, to trap an interrupt signal, set up a handler like this:
23
24     sub catch_zap {
25         my $signame = shift;
26         $shucks++;
27         die "Somebody sent me a SIG$signame";
28     }
29     $SIG{INT} = 'catch_zap';  # could fail in modules
30     $SIG{INT} = \&catch_zap;  # best strategy
31
32 Prior to Perl 5.7.3 it was necessary to do as little as you possibly
33 could in your handler; notice how all we do is set a global variable
34 and then raise an exception.  That's because on most systems,
35 libraries are not re-entrant; particularly, memory allocation and I/O
36 routines are not.  That meant that doing nearly I<anything> in your
37 handler could in theory trigger a memory fault and subsequent core
38 dump - see L</Deferred Signals (Safe Signals)> below.
39
40 The names of the signals are the ones listed out by C<kill -l> on your
41 system, or you can retrieve them from the Config module.  Set up an
42 @signame list indexed by number to get the name and a %signo table
43 indexed by name to get the number:
44
45     use Config;
46     defined $Config{sig_name} || die "No sigs?";
47     foreach $name (split(' ', $Config{sig_name})) {
48         $signo{$name} = $i;
49         $signame[$i] = $name;
50         $i++;
51     }
52
53 So to check whether signal 17 and SIGALRM were the same, do just this:
54
55     print "signal #17 = $signame[17]\n";
56     if ($signo{ALRM}) {
57         print "SIGALRM is $signo{ALRM}\n";
58     }
59
60 You may also choose to assign the strings C<'IGNORE'> or C<'DEFAULT'> as
61 the handler, in which case Perl will try to discard the signal or do the
62 default thing.
63
64 On most Unix platforms, the C<CHLD> (sometimes also known as C<CLD>) signal
65 has special behavior with respect to a value of C<'IGNORE'>.
66 Setting C<$SIG{CHLD}> to C<'IGNORE'> on such a platform has the effect of
67 not creating zombie processes when the parent process fails to C<wait()>
68 on its child processes (i.e. child processes are automatically reaped).
69 Calling C<wait()> with C<$SIG{CHLD}> set to C<'IGNORE'> usually returns
70 C<-1> on such platforms.
71
72 Some signals can be neither trapped nor ignored, such as
73 the KILL and STOP (but not the TSTP) signals.  One strategy for
74 temporarily ignoring signals is to use a local() statement, which will be
75 automatically restored once your block is exited.  (Remember that local()
76 values are "inherited" by functions called from within that block.)
77
78     sub precious {
79         local $SIG{INT} = 'IGNORE';
80         &more_functions;
81     }
82     sub more_functions {
83         # interrupts still ignored, for now...
84     }
85
86 Sending a signal to a negative process ID means that you send the signal
87 to the entire Unix process-group.  This code sends a hang-up signal to all
88 processes in the current process group (and sets $SIG{HUP} to IGNORE so
89 it doesn't kill itself):
90
91     {
92         local $SIG{HUP} = 'IGNORE';
93         kill HUP => -$$;
94         # snazzy writing of: kill('HUP', -$$)
95     }
96
97 Another interesting signal to send is signal number zero.  This doesn't
98 actually affect another process, but instead checks whether it's alive
99 or has changed its UID.
100
101     unless (kill 0 => $kid_pid) {
102         warn "something wicked happened to $kid_pid";
103     }
104
105 You might also want to employ anonymous functions for simple signal
106 handlers:
107
108     $SIG{INT} = sub { die "\nOutta here!\n" };
109
110 But that will be problematic for the more complicated handlers that need
111 to reinstall themselves.  Because Perl's signal mechanism is currently
112 based on the signal(3) function from the C library, you may sometimes be so
113 misfortunate as to run on systems where that function is "broken", that
114 is, it behaves in the old unreliable SysV way rather than the newer, more
115 reasonable BSD and POSIX fashion.  So you'll see defensive people writing
116 signal handlers like this:
117
118     sub REAPER {
119         $waitedpid = wait;
120         # loathe sysV: it makes us not only reinstate
121         # the handler, but place it after the wait
122         $SIG{CHLD} = \&REAPER;
123     }
124     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
125     # now do something that forks...
126
127 or better still:
128
129     use POSIX ":sys_wait_h";
130     sub REAPER {
131         my $child;
132         # If a second child dies while in the signal handler caused by the
133         # first death, we won't get another signal. So must loop here else
134         # we will leave the unreaped child as a zombie. And the next time
135         # two children die we get another zombie. And so on.
136         while (($child = waitpid(-1,WNOHANG)) > 0) {
137             $Kid_Status{$child} = $?;
138         }
139         $SIG{CHLD} = \&REAPER;  # still loathe sysV
140     }
141     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
142     # do something that forks...
143
144 Signal handling is also used for timeouts in Unix,   While safely
145 protected within an C<eval{}> block, you set a signal handler to trap
146 alarm signals and then schedule to have one delivered to you in some
147 number of seconds.  Then try your blocking operation, clearing the alarm
148 when it's done but not before you've exited your C<eval{}> block.  If it
149 goes off, you'll use die() to jump out of the block, much as you might
150 using longjmp() or throw() in other languages.
151
152 Here's an example:
153
154     eval {
155         local $SIG{ALRM} = sub { die "alarm clock restart" };
156         alarm 10;
157         flock(FH, 2);   # blocking write lock
158         alarm 0;
159     };
160     if ($@ and $@ !~ /alarm clock restart/) { die }
161
162 If the operation being timed out is system() or qx(), this technique
163 is liable to generate zombies.    If this matters to you, you'll
164 need to do your own fork() and exec(), and kill the errant child process.
165
166 For more complex signal handling, you might see the standard POSIX
167 module.  Lamentably, this is almost entirely undocumented, but
168 the F<t/lib/posix.t> file from the Perl source distribution has some
169 examples in it.
170
171 =head2 Handling the SIGHUP Signal in Daemons
172
173 A process that usually starts when the system boots and shuts down
174 when the system is shut down is called a daemon (Disk And Execution
175 MONitor). If a daemon process has a configuration file which is
176 modified after the process has been started, there should be a way to
177 tell that process to re-read its configuration file, without stopping
178 the process. Many daemons provide this mechanism using the C<SIGHUP>
179 signal handler. When you want to tell the daemon to re-read the file
180 you simply send it the C<SIGHUP> signal.
181
182 Not all platforms automatically reinstall their (native) signal
183 handlers after a signal delivery.  This means that the handler works
184 only the first time the signal is sent. The solution to this problem
185 is to use C<POSIX> signal handlers if available, their behaviour
186 is well-defined.
187
188 The following example implements a simple daemon, which restarts
189 itself every time the C<SIGHUP> signal is received. The actual code is
190 located in the subroutine C<code()>, which simply prints some debug
191 info to show that it works and should be replaced with the real code.
192
193   #!/usr/bin/perl -w
194
195   use POSIX ();
196   use FindBin ();
197   use File::Basename ();
198   use File::Spec::Functions;
199
200   $|=1;
201
202   # make the daemon cross-platform, so exec always calls the script
203   # itself with the right path, no matter how the script was invoked.
204   my $script = File::Basename::basename($0);
205   my $SELF = catfile $FindBin::Bin, $script;
206
207   # POSIX unmasks the sigprocmask properly
208   my $sigset = POSIX::SigSet->new();
209   my $action = POSIX::SigAction->new('sigHUP_handler',
210                                      $sigset,
211                                      &POSIX::SA_NODEFER);
212   POSIX::sigaction(&POSIX::SIGHUP, $action);
213
214   sub sigHUP_handler {
215       print "got SIGHUP\n";
216       exec($SELF, @ARGV) or die "Couldn't restart: $!\n";
217   }
218
219   code();
220
221   sub code {
222       print "PID: $$\n";
223       print "ARGV: @ARGV\n";
224       my $c = 0;
225       while (++$c) {
226           sleep 2;
227           print "$c\n";
228       }
229   }
230   __END__
231
232
233 =head1 Named Pipes
234
235 A named pipe (often referred to as a FIFO) is an old Unix IPC
236 mechanism for processes communicating on the same machine.  It works
237 just like a regular, connected anonymous pipes, except that the
238 processes rendezvous using a filename and don't have to be related.
239
240 To create a named pipe, use the Unix command mknod(1) or on some
241 systems, mkfifo(1).  These may not be in your normal path.
242
243     # system return val is backwards, so && not ||
244     #
245     $ENV{PATH} .= ":/etc:/usr/etc";
246     if  (      system('mknod',  $path, 'p')
247             && system('mkfifo', $path) )
248     {
249         die "mk{nod,fifo} $path failed";
250     }
251
252
253 A fifo is convenient when you want to connect a process to an unrelated
254 one.  When you open a fifo, the program will block until there's something
255 on the other end.
256
257 For example, let's say you'd like to have your F<.signature> file be a
258 named pipe that has a Perl program on the other end.  Now every time any
259 program (like a mailer, news reader, finger program, etc.) tries to read
260 from that file, the reading program will block and your program will
261 supply the new signature.  We'll use the pipe-checking file test B<-p>
262 to find out whether anyone (or anything) has accidentally removed our fifo.
263
264     chdir; # go home
265     $FIFO = '.signature';
266     $ENV{PATH} .= ":/etc:/usr/games";
267
268     while (1) {
269         unless (-p $FIFO) {
270             unlink $FIFO;
271             system('mknod', $FIFO, 'p')
272                 && die "can't mknod $FIFO: $!";
273         }
274
275         # next line blocks until there's a reader
276         open (FIFO, "> $FIFO") || die "can't write $FIFO: $!";
277         print FIFO "John Smith (smith\@host.org)\n", `fortune -s`;
278         close FIFO;
279         sleep 2;    # to avoid dup signals
280     }
281
282 =head2 Deferred Signals (Safe signals)
283
284 In Perls before Perl 5.7.3 by installing Perl code to deal with
285 signals, you were exposing yourself to danger from two things.  First,
286 few system library functions are re-entrant.  If the signal interrupts
287 while Perl is executing one function (like malloc(3) or printf(3)),
288 and your signal handler then calls the same function again, you could
289 get unpredictable behavior--often, a core dump.  Second, Perl isn't
290 itself re-entrant at the lowest levels.  If the signal interrupts Perl
291 while Perl is changing its own internal data structures, similarly
292 unpredictable behaviour may result.
293
294 There were two things you could do, knowing this: be paranoid or be
295 pragmatic.  The paranoid approach was to do as little as possible in your
296 signal handler.  Set an existing integer variable that already has a
297 value, and return.  This doesn't help you if you're in a slow system call,
298 which will just restart.  That means you have to C<die> to longjump(3) out
299 of the handler.  Even this is a little cavalier for the true paranoiac,
300 who avoids C<die> in a handler because the system I<is> out to get you.
301 The pragmatic approach was to say ``I know the risks, but prefer the
302 convenience'', and to do anything you wanted in your signal handler,
303 and be prepared to clean up core dumps now and again.
304
305 In Perl 5.7.3 and later to avoid these problems signals are
306 "deferred"-- that is when the signal is delivered to the process by
307 the system (to the C code that implements Perl) a flag is set, and the
308 handler returns immediately. Then at strategic "safe" points in the
309 Perl interpreter (e.g. when it is about to execute a new opcode) the
310 flags are checked and the Perl level handler from %SIG is
311 executed. The "deferred" scheme allows much more flexibility in the
312 coding of signal handler as we know Perl interpreter is in a safe
313 state, and that we are not in a system library function when the
314 handler is called.  However the implementation does differ from
315 previous Perls in the following ways:
316
317 =over 4
318
319 =item Long running opcodes
320
321 As Perl interpreter only looks at the signal flags when it about to
322 execute a new opcode if a signal arrives during a long running opcode
323 (e.g. a regular expression operation on a very large string) then
324 signal will not be seen until operation completes.
325
326 =item Interrupting IO
327
328 When a signal is delivered (e.g. INT control-C) the operating system
329 breaks into IO operations like C<read> (used to implement Perls
330 E<lt>E<gt> operator). On older Perls the handler was called
331 immediately (and as C<read> is not "unsafe" this worked well). With
332 the "deferred" scheme the handler is not called immediately, and if
333 Perl is using system's C<stdio> library that library may re-start the
334 C<read> without returning to Perl and giving it a chance to call the
335 %SIG handler. If this happens on your system the solution is to use
336 C<:perlio> layer to do IO - at least on those handles which you want
337 to be able to break into with signals. (The C<:perlio> layer checks
338 the signal flags and calls %SIG handlers before resuming IO operation.)
339
340 Note that the default in Perl 5.7.3 and later is to automatically use
341 the C<:perlio> layer.
342
343 Note that some networking library functions like gethostbyname() are
344 known to have their own implementations of timeouts which may conflict
345 with your timeouts.  If you are having problems with such functions,
346 you can try using the POSIX sigaction() function, which bypasses the
347 Perl safe signals (note that this means subjecting yourself to
348 possible memory corruption, as described above).  Instead of setting
349 C<$SIG{ALRM}> try something like the following:
350
351     use POSIX;
352     sigaction SIGALRM, new POSIX::SigAction sub { die "alarm\n" }
353         or die "Error setting SIGALRM handler: $!\n";
354
355 =item Signals as "faults"
356
357 Certain signals e.g. SEGV, ILL, BUS are generated as a result of
358 virtual memory or other "faults". These are normally fatal and there
359 is little a Perl-level handler can do with them. (In particular the
360 old signal scheme was particularly unsafe in such cases.)  However if
361 a %SIG handler is set the new scheme simply sets a flag and returns as
362 described above. This may cause the operating system to try the
363 offending machine instruction again and - as nothing has changed - it
364 will generate the signal again. The result of this is a rather odd
365 "loop". In future Perl's signal mechanism may be changed to avoid this
366 - perhaps by simply disallowing %SIG handlers on signals of that
367 type. Until then the work-round is not to set a %SIG handler on those
368 signals. (Which signals they are is operating system dependant.)
369
370 =item Signals triggered by operating system state
371
372 On some operating systems certain signal handlers are supposed to "do
373 something" before returning. One example can be CHLD or CLD which
374 indicates a child process has completed. On some operating systems the
375 signal handler is expected to C<wait> for the completed child
376 process. On such systems the deferred signal scheme will not work for
377 those signals (it does not do the C<wait>). Again the failure will
378 look like a loop as the operating system will re-issue the signal as
379 there are un-waited-for completed child processes.
380
381 =back
382
383 If you want the old signal behaviour back regardless of possible
384 memory corruption, set the environment variable C<PERL_SIGNALS> to
385 C<"unsafe"> (a new feature since Perl 5.8.1).
386
387 =head1 Using open() for IPC
388
389 Perl's basic open() statement can also be used for unidirectional
390 interprocess communication by either appending or prepending a pipe
391 symbol to the second argument to open().  Here's how to start
392 something up in a child process you intend to write to:
393
394     open(SPOOLER, "| cat -v | lpr -h 2>/dev/null")
395                     || die "can't fork: $!";
396     local $SIG{PIPE} = sub { die "spooler pipe broke" };
397     print SPOOLER "stuff\n";
398     close SPOOLER || die "bad spool: $! $?";
399
400 And here's how to start up a child process you intend to read from:
401
402     open(STATUS, "netstat -an 2>&1 |")
403                     || die "can't fork: $!";
404     while (<STATUS>) {
405         next if /^(tcp|udp)/;
406         print;
407     }
408     close STATUS || die "bad netstat: $! $?";
409
410 If one can be sure that a particular program is a Perl script that is
411 expecting filenames in @ARGV, the clever programmer can write something
412 like this:
413
414     % program f1 "cmd1|" - f2 "cmd2|" f3 < tmpfile
415
416 and irrespective of which shell it's called from, the Perl program will
417 read from the file F<f1>, the process F<cmd1>, standard input (F<tmpfile>
418 in this case), the F<f2> file, the F<cmd2> command, and finally the F<f3>
419 file.  Pretty nifty, eh?
420
421 You might notice that you could use backticks for much the
422 same effect as opening a pipe for reading:
423
424     print grep { !/^(tcp|udp)/ } `netstat -an 2>&1`;
425     die "bad netstat" if $?;
426
427 While this is true on the surface, it's much more efficient to process the
428 file one line or record at a time because then you don't have to read the
429 whole thing into memory at once.  It also gives you finer control of the
430 whole process, letting you to kill off the child process early if you'd
431 like.
432
433 Be careful to check both the open() and the close() return values.  If
434 you're I<writing> to a pipe, you should also trap SIGPIPE.  Otherwise,
435 think of what happens when you start up a pipe to a command that doesn't
436 exist: the open() will in all likelihood succeed (it only reflects the
437 fork()'s success), but then your output will fail--spectacularly.  Perl
438 can't know whether the command worked because your command is actually
439 running in a separate process whose exec() might have failed.  Therefore,
440 while readers of bogus commands return just a quick end of file, writers
441 to bogus command will trigger a signal they'd better be prepared to
442 handle.  Consider:
443
444     open(FH, "|bogus")  or die "can't fork: $!";
445     print FH "bang\n"   or die "can't write: $!";
446     close FH            or die "can't close: $!";
447
448 That won't blow up until the close, and it will blow up with a SIGPIPE.
449 To catch it, you could use this:
450
451     $SIG{PIPE} = 'IGNORE';
452     open(FH, "|bogus")  or die "can't fork: $!";
453     print FH "bang\n"   or die "can't write: $!";
454     close FH            or die "can't close: status=$?";
455
456 =head2 Filehandles
457
458 Both the main process and any child processes it forks share the same
459 STDIN, STDOUT, and STDERR filehandles.  If both processes try to access
460 them at once, strange things can happen.  You may also want to close
461 or reopen the filehandles for the child.  You can get around this by
462 opening your pipe with open(), but on some systems this means that the
463 child process cannot outlive the parent.
464
465 =head2 Background Processes
466
467 You can run a command in the background with:
468
469     system("cmd &");
470
471 The command's STDOUT and STDERR (and possibly STDIN, depending on your
472 shell) will be the same as the parent's.  You won't need to catch
473 SIGCHLD because of the double-fork taking place (see below for more
474 details).
475
476 =head2 Complete Dissociation of Child from Parent
477
478 In some cases (starting server processes, for instance) you'll want to
479 completely dissociate the child process from the parent.  This is
480 often called daemonization.  A well behaved daemon will also chdir()
481 to the root directory (so it doesn't prevent unmounting the filesystem
482 containing the directory from which it was launched) and redirect its
483 standard file descriptors from and to F</dev/null> (so that random
484 output doesn't wind up on the user's terminal).
485
486     use POSIX 'setsid';
487
488     sub daemonize {
489         chdir '/'               or die "Can't chdir to /: $!";
490         open STDIN, '/dev/null' or die "Can't read /dev/null: $!";
491         open STDOUT, '>/dev/null'
492                                 or die "Can't write to /dev/null: $!";
493         defined(my $pid = fork) or die "Can't fork: $!";
494         exit if $pid;
495         setsid                  or die "Can't start a new session: $!";
496         open STDERR, '>&STDOUT' or die "Can't dup stdout: $!";
497     }
498
499 The fork() has to come before the setsid() to ensure that you aren't a
500 process group leader (the setsid() will fail if you are).  If your
501 system doesn't have the setsid() function, open F</dev/tty> and use the
502 C<TIOCNOTTY> ioctl() on it instead.  See L<tty(4)> for details.
503
504 Non-Unix users should check their Your_OS::Process module for other
505 solutions.
506
507 =head2 Safe Pipe Opens
508
509 Another interesting approach to IPC is making your single program go
510 multiprocess and communicate between (or even amongst) yourselves.  The
511 open() function will accept a file argument of either C<"-|"> or C<"|-">
512 to do a very interesting thing: it forks a child connected to the
513 filehandle you've opened.  The child is running the same program as the
514 parent.  This is useful for safely opening a file when running under an
515 assumed UID or GID, for example.  If you open a pipe I<to> minus, you can
516 write to the filehandle you opened and your kid will find it in his
517 STDIN.  If you open a pipe I<from> minus, you can read from the filehandle
518 you opened whatever your kid writes to his STDOUT.
519
520     use English '-no_match_vars';
521     my $sleep_count = 0;
522
523     do {
524         $pid = open(KID_TO_WRITE, "|-");
525         unless (defined $pid) {
526             warn "cannot fork: $!";
527             die "bailing out" if $sleep_count++ > 6;
528             sleep 10;
529         }
530     } until defined $pid;
531
532     if ($pid) {  # parent
533         print KID_TO_WRITE @some_data;
534         close(KID_TO_WRITE) || warn "kid exited $?";
535     } else {     # child
536         ($EUID, $EGID) = ($UID, $GID); # suid progs only
537         open (FILE, "> /safe/file")
538             || die "can't open /safe/file: $!";
539         while (<STDIN>) {
540             print FILE; # child's STDIN is parent's KID
541         }
542         exit;  # don't forget this
543     }
544
545 Another common use for this construct is when you need to execute
546 something without the shell's interference.  With system(), it's
547 straightforward, but you can't use a pipe open or backticks safely.
548 That's because there's no way to stop the shell from getting its hands on
549 your arguments.   Instead, use lower-level control to call exec() directly.
550
551 Here's a safe backtick or pipe open for read:
552
553     # add error processing as above
554     $pid = open(KID_TO_READ, "-|");
555
556     if ($pid) {   # parent
557         while (<KID_TO_READ>) {
558             # do something interesting
559         }
560         close(KID_TO_READ) || warn "kid exited $?";
561
562     } else {      # child
563         ($EUID, $EGID) = ($UID, $GID); # suid only
564         exec($program, @options, @args)
565             || die "can't exec program: $!";
566         # NOTREACHED
567     }
568
569
570 And here's a safe pipe open for writing:
571
572     # add error processing as above
573     $pid = open(KID_TO_WRITE, "|-");
574     $SIG{PIPE} = sub { die "whoops, $program pipe broke" };
575
576     if ($pid) {  # parent
577         for (@data) {
578             print KID_TO_WRITE;
579         }
580         close(KID_TO_WRITE) || warn "kid exited $?";
581
582     } else {     # child
583         ($EUID, $EGID) = ($UID, $GID);
584         exec($program, @options, @args)
585             || die "can't exec program: $!";
586         # NOTREACHED
587     }
588
589 Since Perl 5.8.0, you can also use the list form of C<open> for pipes :
590 the syntax
591
592     open KID_PS, "-|", "ps", "aux" or die $!;
593
594 forks the ps(1) command (without spawning a shell, as there are more than
595 three arguments to open()), and reads its standard output via the
596 C<KID_PS> filehandle.  The corresponding syntax to read from command
597 pipes (with C<"|-"> in place of C<"-|">) is also implemented.
598
599 Note that these operations are full Unix forks, which means they may not be
600 correctly implemented on alien systems.  Additionally, these are not true
601 multithreading.  If you'd like to learn more about threading, see the
602 F<modules> file mentioned below in the SEE ALSO section.
603
604 =head2 Bidirectional Communication with Another Process
605
606 While this works reasonably well for unidirectional communication, what
607 about bidirectional communication?  The obvious thing you'd like to do
608 doesn't actually work:
609
610     open(PROG_FOR_READING_AND_WRITING, "| some program |")
611
612 and if you forget to use the C<use warnings> pragma or the B<-w> flag,
613 then you'll miss out entirely on the diagnostic message:
614
615     Can't do bidirectional pipe at -e line 1.
616
617 If you really want to, you can use the standard open2() library function
618 to catch both ends.  There's also an open3() for tridirectional I/O so you
619 can also catch your child's STDERR, but doing so would then require an
620 awkward select() loop and wouldn't allow you to use normal Perl input
621 operations.
622
623 If you look at its source, you'll see that open2() uses low-level
624 primitives like Unix pipe() and exec() calls to create all the connections.
625 While it might have been slightly more efficient by using socketpair(), it
626 would have then been even less portable than it already is.  The open2()
627 and open3() functions are  unlikely to work anywhere except on a Unix
628 system or some other one purporting to be POSIX compliant.
629
630 Here's an example of using open2():
631
632     use FileHandle;
633     use IPC::Open2;
634     $pid = open2(*Reader, *Writer, "cat -u -n" );
635     print Writer "stuff\n";
636     $got = <Reader>;
637
638 The problem with this is that Unix buffering is really going to
639 ruin your day.  Even though your C<Writer> filehandle is auto-flushed,
640 and the process on the other end will get your data in a timely manner,
641 you can't usually do anything to force it to give it back to you
642 in a similarly quick fashion.  In this case, we could, because we
643 gave I<cat> a B<-u> flag to make it unbuffered.  But very few Unix
644 commands are designed to operate over pipes, so this seldom works
645 unless you yourself wrote the program on the other end of the
646 double-ended pipe.
647
648 A solution to this is the nonstandard F<Comm.pl> library.  It uses
649 pseudo-ttys to make your program behave more reasonably:
650
651     require 'Comm.pl';
652     $ph = open_proc('cat -n');
653     for (1..10) {
654         print $ph "a line\n";
655         print "got back ", scalar <$ph>;
656     }
657
658 This way you don't have to have control over the source code of the
659 program you're using.  The F<Comm> library also has expect()
660 and interact() functions.  Find the library (and we hope its
661 successor F<IPC::Chat>) at your nearest CPAN archive as detailed
662 in the SEE ALSO section below.
663
664 The newer Expect.pm module from CPAN also addresses this kind of thing.
665 This module requires two other modules from CPAN: IO::Pty and IO::Stty.
666 It sets up a pseudo-terminal to interact with programs that insist on
667 using talking to the terminal device driver.  If your system is
668 amongst those supported, this may be your best bet.
669
670 =head2 Bidirectional Communication with Yourself
671
672 If you want, you may make low-level pipe() and fork()
673 to stitch this together by hand.  This example only
674 talks to itself, but you could reopen the appropriate
675 handles to STDIN and STDOUT and call other processes.
676
677     #!/usr/bin/perl -w
678     # pipe1 - bidirectional communication using two pipe pairs
679     #         designed for the socketpair-challenged
680     use IO::Handle;     # thousands of lines just for autoflush :-(
681     pipe(PARENT_RDR, CHILD_WTR);                # XXX: failure?
682     pipe(CHILD_RDR,  PARENT_WTR);               # XXX: failure?
683     CHILD_WTR->autoflush(1);
684     PARENT_WTR->autoflush(1);
685
686     if ($pid = fork) {
687         close PARENT_RDR; close PARENT_WTR;
688         print CHILD_WTR "Parent Pid $$ is sending this\n";
689         chomp($line = <CHILD_RDR>);
690         print "Parent Pid $$ just read this: `$line'\n";
691         close CHILD_RDR; close CHILD_WTR;
692         waitpid($pid,0);
693     } else {
694         die "cannot fork: $!" unless defined $pid;
695         close CHILD_RDR; close CHILD_WTR;
696         chomp($line = <PARENT_RDR>);
697         print "Child Pid $$ just read this: `$line'\n";
698         print PARENT_WTR "Child Pid $$ is sending this\n";
699         close PARENT_RDR; close PARENT_WTR;
700         exit;
701     }
702
703 But you don't actually have to make two pipe calls.  If you
704 have the socketpair() system call, it will do this all for you.
705
706     #!/usr/bin/perl -w
707     # pipe2 - bidirectional communication using socketpair
708     #   "the best ones always go both ways"
709
710     use Socket;
711     use IO::Handle;     # thousands of lines just for autoflush :-(
712     # We say AF_UNIX because although *_LOCAL is the
713     # POSIX 1003.1g form of the constant, many machines
714     # still don't have it.
715     socketpair(CHILD, PARENT, AF_UNIX, SOCK_STREAM, PF_UNSPEC)
716                                 or  die "socketpair: $!";
717
718     CHILD->autoflush(1);
719     PARENT->autoflush(1);
720
721     if ($pid = fork) {
722         close PARENT;
723         print CHILD "Parent Pid $$ is sending this\n";
724         chomp($line = <CHILD>);
725         print "Parent Pid $$ just read this: `$line'\n";
726         close CHILD;
727         waitpid($pid,0);
728     } else {
729         die "cannot fork: $!" unless defined $pid;
730         close CHILD;
731         chomp($line = <PARENT>);
732         print "Child Pid $$ just read this: `$line'\n";
733         print PARENT "Child Pid $$ is sending this\n";
734         close PARENT;
735         exit;
736     }
737
738 =head1 Sockets: Client/Server Communication
739
740 While not limited to Unix-derived operating systems (e.g., WinSock on PCs
741 provides socket support, as do some VMS libraries), you may not have
742 sockets on your system, in which case this section probably isn't going to do
743 you much good.  With sockets, you can do both virtual circuits (i.e., TCP
744 streams) and datagrams (i.e., UDP packets).  You may be able to do even more
745 depending on your system.
746
747 The Perl function calls for dealing with sockets have the same names as
748 the corresponding system calls in C, but their arguments tend to differ
749 for two reasons: first, Perl filehandles work differently than C file
750 descriptors.  Second, Perl already knows the length of its strings, so you
751 don't need to pass that information.
752
753 One of the major problems with old socket code in Perl was that it used
754 hard-coded values for some of the constants, which severely hurt
755 portability.  If you ever see code that does anything like explicitly
756 setting C<$AF_INET = 2>, you know you're in for big trouble:  An
757 immeasurably superior approach is to use the C<Socket> module, which more
758 reliably grants access to various constants and functions you'll need.
759
760 If you're not writing a server/client for an existing protocol like
761 NNTP or SMTP, you should give some thought to how your server will
762 know when the client has finished talking, and vice-versa.  Most
763 protocols are based on one-line messages and responses (so one party
764 knows the other has finished when a "\n" is received) or multi-line
765 messages and responses that end with a period on an empty line
766 ("\n.\n" terminates a message/response).
767
768 =head2 Internet Line Terminators
769
770 The Internet line terminator is "\015\012".  Under ASCII variants of
771 Unix, that could usually be written as "\r\n", but under other systems,
772 "\r\n" might at times be "\015\015\012", "\012\012\015", or something
773 completely different.  The standards specify writing "\015\012" to be
774 conformant (be strict in what you provide), but they also recommend
775 accepting a lone "\012" on input (but be lenient in what you require).
776 We haven't always been very good about that in the code in this manpage,
777 but unless you're on a Mac, you'll probably be ok.
778
779 =head2 Internet TCP Clients and Servers
780
781 Use Internet-domain sockets when you want to do client-server
782 communication that might extend to machines outside of your own system.
783
784 Here's a sample TCP client using Internet-domain sockets:
785
786     #!/usr/bin/perl -w
787     use strict;
788     use Socket;
789     my ($remote,$port, $iaddr, $paddr, $proto, $line);
790
791     $remote  = shift || 'localhost';
792     $port    = shift || 2345;  # random port
793     if ($port =~ /\D/) { $port = getservbyname($port, 'tcp') }
794     die "No port" unless $port;
795     $iaddr   = inet_aton($remote)               || die "no host: $remote";
796     $paddr   = sockaddr_in($port, $iaddr);
797
798     $proto   = getprotobyname('tcp');
799     socket(SOCK, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)  || die "socket: $!";
800     connect(SOCK, $paddr)    || die "connect: $!";
801     while (defined($line = <SOCK>)) {
802         print $line;
803     }
804
805     close (SOCK)            || die "close: $!";
806     exit;
807
808 And here's a corresponding server to go along with it.  We'll
809 leave the address as INADDR_ANY so that the kernel can choose
810 the appropriate interface on multihomed hosts.  If you want sit
811 on a particular interface (like the external side of a gateway
812 or firewall machine), you should fill this in with your real address
813 instead.
814
815     #!/usr/bin/perl -Tw
816     use strict;
817     BEGIN { $ENV{PATH} = '/usr/ucb:/bin' }
818     use Socket;
819     use Carp;
820     my $EOL = "\015\012";
821
822     sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime, "\n" }
823
824     my $port = shift || 2345;
825     my $proto = getprotobyname('tcp');
826
827     ($port) = $port =~ /^(\d+)$/                        or die "invalid port";
828
829     socket(Server, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)        || die "socket: $!";
830     setsockopt(Server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
831                                         pack("l", 1))   || die "setsockopt: $!";
832     bind(Server, sockaddr_in($port, INADDR_ANY))        || die "bind: $!";
833     listen(Server,SOMAXCONN)                            || die "listen: $!";
834
835     logmsg "server started on port $port";
836
837     my $paddr;
838
839     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
840
841     for ( ; $paddr = accept(Client,Server); close Client) {
842         my($port,$iaddr) = sockaddr_in($paddr);
843         my $name = gethostbyaddr($iaddr,AF_INET);
844
845         logmsg "connection from $name [",
846                 inet_ntoa($iaddr), "]
847                 at port $port";
848
849         print Client "Hello there, $name, it's now ",
850                         scalar localtime, $EOL;
851     }
852
853 And here's a multithreaded version.  It's multithreaded in that
854 like most typical servers, it spawns (forks) a slave server to
855 handle the client request so that the master server can quickly
856 go back to service a new client.
857
858     #!/usr/bin/perl -Tw
859     use strict;
860     BEGIN { $ENV{PATH} = '/usr/ucb:/bin' }
861     use Socket;
862     use Carp;
863     my $EOL = "\015\012";
864
865     sub spawn;  # forward declaration
866     sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime, "\n" }
867
868     my $port = shift || 2345;
869     my $proto = getprotobyname('tcp');
870
871     ($port) = $port =~ /^(\d+)$/                        or die "invalid port";
872
873     socket(Server, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)        || die "socket: $!";
874     setsockopt(Server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
875                                         pack("l", 1))   || die "setsockopt: $!";
876     bind(Server, sockaddr_in($port, INADDR_ANY))        || die "bind: $!";
877     listen(Server,SOMAXCONN)                            || die "listen: $!";
878
879     logmsg "server started on port $port";
880
881     my $waitedpid = 0;
882     my $paddr;
883
884     use POSIX ":sys_wait_h";
885     sub REAPER {
886         my $child;
887         while (($waitedpid = waitpid(-1,WNOHANG)) > 0) {
888             logmsg "reaped $waitedpid" . ($? ? " with exit $?" : '');
889         }
890         $SIG{CHLD} = \&REAPER;  # loathe sysV
891     }
892
893     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
894
895     for ( $waitedpid = 0;
896           ($paddr = accept(Client,Server)) || $waitedpid;
897           $waitedpid = 0, close Client)
898     {
899         next if $waitedpid and not $paddr;
900         my($port,$iaddr) = sockaddr_in($paddr);
901         my $name = gethostbyaddr($iaddr,AF_INET);
902
903         logmsg "connection from $name [",
904                 inet_ntoa($iaddr), "]
905                 at port $port";
906
907         spawn sub {
908             $|=1;
909             print "Hello there, $name, it's now ", scalar localtime, $EOL;
910             exec '/usr/games/fortune'           # XXX: `wrong' line terminators
911                 or confess "can't exec fortune: $!";
912         };
913
914     }
915
916     sub spawn {
917         my $coderef = shift;
918
919         unless (@_ == 0 && $coderef && ref($coderef) eq 'CODE') {
920             confess "usage: spawn CODEREF";
921         }
922
923         my $pid;
924         if (!defined($pid = fork)) {
925             logmsg "cannot fork: $!";
926             return;
927         } elsif ($pid) {
928             logmsg "begat $pid";
929             return; # I'm the parent
930         }
931         # else I'm the child -- go spawn
932
933         open(STDIN,  "<&Client")   || die "can't dup client to stdin";
934         open(STDOUT, ">&Client")   || die "can't dup client to stdout";
935         ## open(STDERR, ">&STDOUT") || die "can't dup stdout to stderr";
936         exit &$coderef();
937     }
938
939 This server takes the trouble to clone off a child version via fork() for
940 each incoming request.  That way it can handle many requests at once,
941 which you might not always want.  Even if you don't fork(), the listen()
942 will allow that many pending connections.  Forking servers have to be
943 particularly careful about cleaning up their dead children (called
944 "zombies" in Unix parlance), because otherwise you'll quickly fill up your
945 process table.
946
947 We suggest that you use the B<-T> flag to use taint checking (see L<perlsec>)
948 even if we aren't running setuid or setgid.  This is always a good idea
949 for servers and other programs run on behalf of someone else (like CGI
950 scripts), because it lessens the chances that people from the outside will
951 be able to compromise your system.
952
953 Let's look at another TCP client.  This one connects to the TCP "time"
954 service on a number of different machines and shows how far their clocks
955 differ from the system on which it's being run:
956
957     #!/usr/bin/perl  -w
958     use strict;
959     use Socket;
960
961     my $SECS_of_70_YEARS = 2208988800;
962     sub ctime { scalar localtime(shift) }
963
964     my $iaddr = gethostbyname('localhost');
965     my $proto = getprotobyname('tcp');
966     my $port = getservbyname('time', 'tcp');
967     my $paddr = sockaddr_in(0, $iaddr);
968     my($host);
969
970     $| = 1;
971     printf "%-24s %8s %s\n",  "localhost", 0, ctime(time());
972
973     foreach $host (@ARGV) {
974         printf "%-24s ", $host;
975         my $hisiaddr = inet_aton($host)     || die "unknown host";
976         my $hispaddr = sockaddr_in($port, $hisiaddr);
977         socket(SOCKET, PF_INET, SOCK_STREAM, $proto)   || die "socket: $!";
978         connect(SOCKET, $hispaddr)          || die "bind: $!";
979         my $rtime = '    ';
980         read(SOCKET, $rtime, 4);
981         close(SOCKET);
982         my $histime = unpack("N", $rtime) - $SECS_of_70_YEARS ;
983         printf "%8d %s\n", $histime - time, ctime($histime);
984     }
985
986 =head2 Unix-Domain TCP Clients and Servers
987
988 That's fine for Internet-domain clients and servers, but what about local
989 communications?  While you can use the same setup, sometimes you don't
990 want to.  Unix-domain sockets are local to the current host, and are often
991 used internally to implement pipes.  Unlike Internet domain sockets, Unix
992 domain sockets can show up in the file system with an ls(1) listing.
993
994     % ls -l /dev/log
995     srw-rw-rw-  1 root            0 Oct 31 07:23 /dev/log
996
997 You can test for these with Perl's B<-S> file test:
998
999     unless ( -S '/dev/log' ) {
1000         die "something's wicked with the log system";
1001     }
1002
1003 Here's a sample Unix-domain client:
1004
1005     #!/usr/bin/perl -w
1006     use Socket;
1007     use strict;
1008     my ($rendezvous, $line);
1009
1010     $rendezvous = shift || '/tmp/catsock';
1011     socket(SOCK, PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)       || die "socket: $!";
1012     connect(SOCK, sockaddr_un($rendezvous))     || die "connect: $!";
1013     while (defined($line = <SOCK>)) {
1014         print $line;
1015     }
1016     exit;
1017
1018 And here's a corresponding server.  You don't have to worry about silly
1019 network terminators here because Unix domain sockets are guaranteed
1020 to be on the localhost, and thus everything works right.
1021
1022     #!/usr/bin/perl -Tw
1023     use strict;
1024     use Socket;
1025     use Carp;
1026
1027     BEGIN { $ENV{PATH} = '/usr/ucb:/bin' }
1028     sub spawn;  # forward declaration
1029     sub logmsg { print "$0 $$: @_ at ", scalar localtime, "\n" }
1030
1031     my $NAME = '/tmp/catsock';
1032     my $uaddr = sockaddr_un($NAME);
1033     my $proto = getprotobyname('tcp');
1034
1035     socket(Server,PF_UNIX,SOCK_STREAM,0)        || die "socket: $!";
1036     unlink($NAME);
1037     bind  (Server, $uaddr)                      || die "bind: $!";
1038     listen(Server,SOMAXCONN)                    || die "listen: $!";
1039
1040     logmsg "server started on $NAME";
1041
1042     my $waitedpid;
1043
1044     use POSIX ":sys_wait_h";
1045     sub REAPER {
1046         my $child;
1047         while (($waitedpid = waitpid(-1,WNOHANG)) > 0) {
1048             logmsg "reaped $waitedpid" . ($? ? " with exit $?" : '');
1049         }
1050         $SIG{CHLD} = \&REAPER;  # loathe sysV
1051     }
1052
1053     $SIG{CHLD} = \&REAPER;
1054
1055
1056     for ( $waitedpid = 0;
1057           accept(Client,Server) || $waitedpid;
1058           $waitedpid = 0, close Client)
1059     {
1060         next if $waitedpid;
1061         logmsg "connection on $NAME";
1062         spawn sub {
1063             print "Hello there, it's now ", scalar localtime, "\n";
1064             exec '/usr/games/fortune' or die "can't exec fortune: $!";
1065         };
1066     }
1067
1068     sub spawn {
1069         my $coderef = shift;
1070
1071         unless (@_ == 0 && $coderef && ref($coderef) eq 'CODE') {
1072             confess "usage: spawn CODEREF";
1073         }
1074
1075         my $pid;
1076         if (!defined($pid = fork)) {
1077             logmsg "cannot fork: $!";
1078             return;
1079         } elsif ($pid) {
1080             logmsg "begat $pid";
1081             return; # I'm the parent
1082         }
1083         # else I'm the child -- go spawn
1084
1085         open(STDIN,  "<&Client")   || die "can't dup client to stdin";
1086         open(STDOUT, ">&Client")   || die "can't dup client to stdout";
1087         ## open(STDERR, ">&STDOUT") || die "can't dup stdout to stderr";
1088         exit &$coderef();
1089     }
1090
1091 As you see, it's remarkably similar to the Internet domain TCP server, so
1092 much so, in fact, that we've omitted several duplicate functions--spawn(),
1093 logmsg(), ctime(), and REAPER()--which are exactly the same as in the
1094 other server.
1095
1096 So why would you ever want to use a Unix domain socket instead of a
1097 simpler named pipe?  Because a named pipe doesn't give you sessions.  You
1098 can't tell one process's data from another's.  With socket programming,
1099 you get a separate session for each client: that's why accept() takes two
1100 arguments.
1101
1102 For example, let's say that you have a long running database server daemon
1103 that you want folks from the World Wide Web to be able to access, but only
1104 if they go through a CGI interface.  You'd have a small, simple CGI
1105 program that does whatever checks and logging you feel like, and then acts
1106 as a Unix-domain client and connects to your private server.
1107
1108 =head1 TCP Clients with IO::Socket
1109
1110 For those preferring a higher-level interface to socket programming, the
1111 IO::Socket module provides an object-oriented approach.  IO::Socket is
1112 included as part of the standard Perl distribution as of the 5.004
1113 release.  If you're running an earlier version of Perl, just fetch
1114 IO::Socket from CPAN, where you'll also find modules providing easy
1115 interfaces to the following systems: DNS, FTP, Ident (RFC 931), NIS and
1116 NISPlus, NNTP, Ping, POP3, SMTP, SNMP, SSLeay, Telnet, and Time--just
1117 to name a few.
1118
1119 =head2 A Simple Client
1120
1121 Here's a client that creates a TCP connection to the "daytime"
1122 service at port 13 of the host name "localhost" and prints out everything
1123 that the server there cares to provide.
1124
1125     #!/usr/bin/perl -w
1126     use IO::Socket;
1127     $remote = IO::Socket::INET->new(
1128                         Proto    => "tcp",
1129                         PeerAddr => "localhost",
1130                         PeerPort => "daytime(13)",
1131                     )
1132                   or die "cannot connect to daytime port at localhost";
1133     while ( <$remote> ) { print }
1134
1135 When you run this program, you should get something back that
1136 looks like this:
1137
1138     Wed May 14 08:40:46 MDT 1997
1139
1140 Here are what those parameters to the C<new> constructor mean:
1141
1142 =over 4
1143
1144 =item C<Proto>
1145
1146 This is which protocol to use.  In this case, the socket handle returned
1147 will be connected to a TCP socket, because we want a stream-oriented
1148 connection, that is, one that acts pretty much like a plain old file.
1149 Not all sockets are this of this type.  For example, the UDP protocol
1150 can be used to make a datagram socket, used for message-passing.
1151
1152 =item C<PeerAddr>
1153
1154 This is the name or Internet address of the remote host the server is
1155 running on.  We could have specified a longer name like C<"www.perl.com">,
1156 or an address like C<"204.148.40.9">.  For demonstration purposes, we've
1157 used the special hostname C<"localhost">, which should always mean the
1158 current machine you're running on.  The corresponding Internet address
1159 for localhost is C<"127.1">, if you'd rather use that.
1160
1161 =item C<PeerPort>
1162
1163 This is the service name or port number we'd like to connect to.
1164 We could have gotten away with using just C<"daytime"> on systems with a
1165 well-configured system services file,[FOOTNOTE: The system services file
1166 is in I</etc/services> under Unix] but just in case, we've specified the
1167 port number (13) in parentheses.  Using just the number would also have
1168 worked, but constant numbers make careful programmers nervous.
1169
1170 =back
1171
1172 Notice how the return value from the C<new> constructor is used as
1173 a filehandle in the C<while> loop?  That's what's called an indirect
1174 filehandle, a scalar variable containing a filehandle.  You can use
1175 it the same way you would a normal filehandle.  For example, you
1176 can read one line from it this way:
1177
1178     $line = <$handle>;
1179
1180 all remaining lines from is this way:
1181
1182     @lines = <$handle>;
1183
1184 and send a line of data to it this way:
1185
1186     print $handle "some data\n";
1187
1188 =head2 A Webget Client
1189
1190 Here's a simple client that takes a remote host to fetch a document
1191 from, and then a list of documents to get from that host.  This is a
1192 more interesting client than the previous one because it first sends
1193 something to the server before fetching the server's response.
1194
1195     #!/usr/bin/perl -w
1196     use IO::Socket;
1197     unless (@ARGV > 1) { die "usage: $0 host document ..." }
1198     $host = shift(@ARGV);
1199     $EOL = "\015\012";
1200     $BLANK = $EOL x 2;
1201     foreach $document ( @ARGV ) {
1202         $remote = IO::Socket::INET->new( Proto     => "tcp",
1203                                          PeerAddr  => $host,
1204                                          PeerPort  => "http(80)",
1205                                         );
1206         unless ($remote) { die "cannot connect to http daemon on $host" }
1207         $remote->autoflush(1);
1208         print $remote "GET $document HTTP/1.0" . $BLANK;
1209         while ( <$remote> ) { print }
1210         close $remote;
1211     }
1212
1213 The web server handing the "http" service, which is assumed to be at
1214 its standard port, number 80.  If the web server you're trying to
1215 connect to is at a different port (like 1080 or 8080), you should specify
1216 as the named-parameter pair, C<< PeerPort => 8080 >>.  The C<autoflush>
1217 method is used on the socket because otherwise the system would buffer
1218 up the output we sent it.  (If you're on a Mac, you'll also need to
1219 change every C<"\n"> in your code that sends data over the network to
1220 be a C<"\015\012"> instead.)
1221
1222 Connecting to the server is only the first part of the process: once you
1223 have the connection, you have to use the server's language.  Each server
1224 on the network has its own little command language that it expects as
1225 input.  The string that we send to the server starting with "GET" is in
1226 HTTP syntax.  In this case, we simply request each specified document.
1227 Yes, we really are making a new connection for each document, even though
1228 it's the same host.  That's the way you always used to have to speak HTTP.
1229 Recent versions of web browsers may request that the remote server leave
1230 the connection open a little while, but the server doesn't have to honor
1231 such a request.
1232
1233 Here's an example of running that program, which we'll call I<webget>:
1234
1235     % webget www.perl.com /guanaco.html
1236     HTTP/1.1 404 File Not Found
1237     Date: Thu, 08 May 1997 18:02:32 GMT
1238     Server: Apache/1.2b6
1239     Connection: close
1240     Content-type: text/html
1241
1242     <HEAD><TITLE>404 File Not Found</TITLE></HEAD>
1243     <BODY><H1>File Not Found</H1>
1244     The requested URL /guanaco.html was not found on this server.<P>
1245     </BODY>
1246
1247 Ok, so that's not very interesting, because it didn't find that
1248 particular document.  But a long response wouldn't have fit on this page.
1249
1250 For a more fully-featured version of this program, you should look to
1251 the I<lwp-request> program included with the LWP modules from CPAN.
1252
1253 =head2 Interactive Client with IO::Socket
1254
1255 Well, that's all fine if you want to send one command and get one answer,
1256 but what about setting up something fully interactive, somewhat like
1257 the way I<telnet> works?  That way you can type a line, get the answer,
1258 type a line, get the answer, etc.
1259
1260 This client is more complicated than the two we've done so far, but if
1261 you're on a system that supports the powerful C<fork> call, the solution
1262 isn't that rough.  Once you've made the connection to whatever service
1263 you'd like to chat with, call C<fork> to clone your process.  Each of
1264 these two identical process has a very simple job to do: the parent
1265 copies everything from the socket to standard output, while the child
1266 simultaneously copies everything from standard input to the socket.
1267 To accomplish the same thing using just one process would be I<much>
1268 harder, because it's easier to code two processes to do one thing than it
1269 is to code one process to do two things.  (This keep-it-simple principle
1270 a cornerstones of the Unix philosophy, and good software engineering as
1271 well, which is probably why it's spread to other systems.)
1272
1273 Here's the code:
1274
1275     #!/usr/bin/perl -w
1276     use strict;
1277     use IO::Socket;
1278     my ($host, $port, $kidpid, $handle, $line);
1279
1280     unless (@ARGV == 2) { die "usage: $0 host port" }
1281     ($host, $port) = @ARGV;
1282
1283     # create a tcp connection to the specified host and port
1284     $handle = IO::Socket::INET->new(Proto     => "tcp",
1285                                     PeerAddr  => $host,
1286                                     PeerPort  => $port)
1287            or die "can't connect to port $port on $host: $!";
1288
1289     $handle->autoflush(1);              # so output gets there right away
1290     print STDERR "[Connected to $host:$port]\n";
1291
1292     # split the program into two processes, identical twins
1293     die "can't fork: $!" unless defined($kidpid = fork());
1294
1295     # the if{} block runs only in the parent process
1296     if ($kidpid) {
1297         # copy the socket to standard output
1298         while (defined ($line = <$handle>)) {
1299             print STDOUT $line;
1300         }
1301         kill("TERM", $kidpid);                  # send SIGTERM to child
1302     }
1303     # the else{} block runs only in the child process
1304     else {
1305         # copy standard input to the socket
1306         while (defined ($line = <STDIN>)) {
1307             print $handle $line;
1308         }
1309     }
1310
1311 The C<kill> function in the parent's C<if> block is there to send a
1312 signal to our child process (current running in the C<else> block)
1313 as soon as the remote server has closed its end of the connection.
1314
1315 If the remote server sends data a byte at time, and you need that
1316 data immediately without waiting for a newline (which might not happen),
1317 you may wish to replace the C<while> loop in the parent with the
1318 following:
1319
1320     my $byte;
1321     while (sysread($handle, $byte, 1) == 1) {
1322         print STDOUT $byte;
1323     }
1324
1325 Making a system call for each byte you want to read is not very efficient
1326 (to put it mildly) but is the simplest to explain and works reasonably
1327 well.
1328
1329 =head1 TCP Servers with IO::Socket
1330
1331 As always, setting up a server is little bit more involved than running a client.
1332 The model is that the server creates a special kind of socket that
1333 does nothing but listen on a particular port for incoming connections.
1334 It does this by calling the C<< IO::Socket::INET->new() >> method with
1335 slightly different arguments than the client did.
1336
1337 =over 4
1338
1339 =item Proto
1340
1341 This is which protocol to use.  Like our clients, we'll
1342 still specify C<"tcp"> here.
1343
1344 =item LocalPort
1345
1346 We specify a local
1347 port in the C<LocalPort> argument, which we didn't do for the client.
1348 This is service name or port number for which you want to be the
1349 server. (Under Unix, ports under 1024 are restricted to the
1350 superuser.)  In our sample, we'll use port 9000, but you can use
1351 any port that's not currently in use on your system.  If you try
1352 to use one already in used, you'll get an "Address already in use"
1353 message.  Under Unix, the C<netstat -a> command will show
1354 which services current have servers.
1355
1356 =item Listen
1357
1358 The C<Listen> parameter is set to the maximum number of
1359 pending connections we can accept until we turn away incoming clients.
1360 Think of it as a call-waiting queue for your telephone.
1361 The low-level Socket module has a special symbol for the system maximum, which
1362 is SOMAXCONN.
1363
1364 =item Reuse
1365
1366 The C<Reuse> parameter is needed so that we restart our server
1367 manually without waiting a few minutes to allow system buffers to
1368 clear out.
1369
1370 =back
1371
1372 Once the generic server socket has been created using the parameters
1373 listed above, the server then waits for a new client to connect
1374 to it.  The server blocks in the C<accept> method, which eventually accepts a
1375 bidirectional connection from the remote client.  (Make sure to autoflush
1376 this handle to circumvent buffering.)
1377
1378 To add to user-friendliness, our server prompts the user for commands.
1379 Most servers don't do this.  Because of the prompt without a newline,
1380 you'll have to use the C<sysread> variant of the interactive client above.
1381
1382 This server accepts one of five different commands, sending output
1383 back to the client.  Note that unlike most network servers, this one
1384 only handles one incoming client at a time.  Multithreaded servers are
1385 covered in Chapter 6 of the Camel.
1386
1387 Here's the code.  We'll
1388
1389  #!/usr/bin/perl -w
1390  use IO::Socket;
1391  use Net::hostent;              # for OO version of gethostbyaddr
1392
1393  $PORT = 9000;                  # pick something not in use
1394
1395  $server = IO::Socket::INET->new( Proto     => 'tcp',
1396                                   LocalPort => $PORT,
1397                                   Listen    => SOMAXCONN,
1398                                   Reuse     => 1);
1399
1400  die "can't setup server" unless $server;
1401  print "[Server $0 accepting clients]\n";
1402
1403  while ($client = $server->accept()) {
1404    $client->autoflush(1);
1405    print $client "Welcome to $0; type help for command list.\n";
1406    $hostinfo = gethostbyaddr($client->peeraddr);
1407    printf "[Connect from %s]\n", $hostinfo ? $hostinfo->name : $client->peerhost;
1408    print $client "Command? ";
1409    while ( <$client>) {
1410      next unless /\S/;       # blank line
1411      if    (/quit|exit/i)    { last;                                     }
1412      elsif (/date|time/i)    { printf $client "%s\n", scalar localtime;  }
1413      elsif (/who/i )         { print  $client `who 2>&1`;                }
1414      elsif (/cookie/i )      { print  $client `/usr/games/fortune 2>&1`; }
1415      elsif (/motd/i )        { print  $client `cat /etc/motd 2>&1`;      }
1416      else {
1417        print $client "Commands: quit date who cookie motd\n";
1418      }
1419    } continue {
1420       print $client "Command? ";
1421    }
1422    close $client;
1423  }
1424
1425 =head1 UDP: Message Passing
1426
1427 Another kind of client-server setup is one that uses not connections, but
1428 messages.  UDP communications involve much lower overhead but also provide
1429 less reliability, as there are no promises that messages will arrive at
1430 all, let alone in order and unmangled.  Still, UDP offers some advantages
1431 over TCP, including being able to "broadcast" or "multicast" to a whole
1432 bunch of destination hosts at once (usually on your local subnet).  If you
1433 find yourself overly concerned about reliability and start building checks
1434 into your message system, then you probably should use just TCP to start
1435 with.
1436
1437 Note that UDP datagrams are I<not> a bytestream and should not be treated
1438 as such. This makes using I/O mechanisms with internal buffering
1439 like stdio (i.e. print() and friends) especially cumbersome. Use syswrite(),
1440 or better send(), like in the example below.
1441
1442 Here's a UDP program similar to the sample Internet TCP client given
1443 earlier.  However, instead of checking one host at a time, the UDP version
1444 will check many of them asynchronously by simulating a multicast and then
1445 using select() to do a timed-out wait for I/O.  To do something similar
1446 with TCP, you'd have to use a different socket handle for each host.
1447
1448     #!/usr/bin/perl -w
1449     use strict;
1450     use Socket;
1451     use Sys::Hostname;
1452
1453     my ( $count, $hisiaddr, $hispaddr, $histime,
1454          $host, $iaddr, $paddr, $port, $proto,
1455          $rin, $rout, $rtime, $SECS_of_70_YEARS);
1456
1457     $SECS_of_70_YEARS      = 2208988800;
1458
1459     $iaddr = gethostbyname(hostname());
1460     $proto = getprotobyname('udp');
1461     $port = getservbyname('time', 'udp');
1462     $paddr = sockaddr_in(0, $iaddr); # 0 means let kernel pick
1463
1464     socket(SOCKET, PF_INET, SOCK_DGRAM, $proto)   || die "socket: $!";
1465     bind(SOCKET, $paddr)                          || die "bind: $!";
1466
1467     $| = 1;
1468     printf "%-12s %8s %s\n",  "localhost", 0, scalar localtime time;
1469     $count = 0;
1470     for $host (@ARGV) {
1471         $count++;
1472         $hisiaddr = inet_aton($host)    || die "unknown host";
1473         $hispaddr = sockaddr_in($port, $hisiaddr);
1474         defined(send(SOCKET, 0, 0, $hispaddr))    || die "send $host: $!";
1475     }
1476
1477     $rin = '';
1478     vec($rin, fileno(SOCKET), 1) = 1;
1479
1480     # timeout after 10.0 seconds
1481     while ($count && select($rout = $rin, undef, undef, 10.0)) {
1482         $rtime = '';
1483         ($hispaddr = recv(SOCKET, $rtime, 4, 0))        || die "recv: $!";
1484         ($port, $hisiaddr) = sockaddr_in($hispaddr);
1485         $host = gethostbyaddr($hisiaddr, AF_INET);
1486         $histime = unpack("N", $rtime) - $SECS_of_70_YEARS ;
1487         printf "%-12s ", $host;
1488         printf "%8d %s\n", $histime - time, scalar localtime($histime);
1489         $count--;
1490     }
1491
1492 Note that this example does not include any retries and may consequently
1493 fail to contact a reachable host. The most prominent reason for this
1494 is congestion of the queues on the sending host if the number of
1495 list of hosts to contact is sufficiently large.
1496
1497 =head1 SysV IPC
1498
1499 While System V IPC isn't so widely used as sockets, it still has some
1500 interesting uses.  You can't, however, effectively use SysV IPC or
1501 Berkeley mmap() to have shared memory so as to share a variable amongst
1502 several processes.  That's because Perl would reallocate your string when
1503 you weren't wanting it to.
1504
1505 Here's a small example showing shared memory usage.
1506
1507     use IPC::SysV qw(IPC_PRIVATE IPC_RMID S_IRWXU);
1508
1509     $size = 2000;
1510     $id = shmget(IPC_PRIVATE, $size, S_IRWXU) || die "$!";
1511     print "shm key $id\n";
1512
1513     $message = "Message #1";
1514     shmwrite($id, $message, 0, 60) || die "$!";
1515     print "wrote: '$message'\n";
1516     shmread($id, $buff, 0, 60) || die "$!";
1517     print "read : '$buff'\n";
1518
1519     # the buffer of shmread is zero-character end-padded.
1520     substr($buff, index($buff, "\0")) = '';
1521     print "un" unless $buff eq $message;
1522     print "swell\n";
1523
1524     print "deleting shm $id\n";
1525     shmctl($id, IPC_RMID, 0) || die "$!";
1526
1527 Here's an example of a semaphore:
1528
1529     use IPC::SysV qw(IPC_CREAT);
1530
1531     $IPC_KEY = 1234;
1532     $id = semget($IPC_KEY, 10, 0666 | IPC_CREAT ) || die "$!";
1533     print "shm key $id\n";
1534
1535 Put this code in a separate file to be run in more than one process.
1536 Call the file F<take>:
1537
1538     # create a semaphore
1539
1540     $IPC_KEY = 1234;
1541     $id = semget($IPC_KEY,  0 , 0 );
1542     die if !defined($id);
1543
1544     $semnum = 0;
1545     $semflag = 0;
1546
1547     # 'take' semaphore
1548     # wait for semaphore to be zero
1549     $semop = 0;
1550     $opstring1 = pack("s!s!s!", $semnum, $semop, $semflag);
1551
1552     # Increment the semaphore count
1553     $semop = 1;
1554     $opstring2 = pack("s!s!s!", $semnum, $semop,  $semflag);
1555     $opstring = $opstring1 . $opstring2;
1556
1557     semop($id,$opstring) || die "$!";
1558
1559 Put this code in a separate file to be run in more than one process.
1560 Call this file F<give>:
1561
1562     # 'give' the semaphore
1563     # run this in the original process and you will see
1564     # that the second process continues
1565
1566     $IPC_KEY = 1234;
1567     $id = semget($IPC_KEY, 0, 0);
1568     die if !defined($id);
1569
1570     $semnum = 0;
1571     $semflag = 0;
1572
1573     # Decrement the semaphore count
1574     $semop = -1;
1575     $opstring = pack("s!s!s!", $semnum, $semop, $semflag);
1576
1577     semop($id,$opstring) || die "$!";
1578
1579 The SysV IPC code above was written long ago, and it's definitely
1580 clunky looking.  For a more modern look, see the IPC::SysV module
1581 which is included with Perl starting from Perl 5.005.
1582
1583 A small example demonstrating SysV message queues:
1584
1585     use IPC::SysV qw(IPC_PRIVATE IPC_RMID IPC_CREAT S_IRWXU);
1586
1587     my $id = msgget(IPC_PRIVATE, IPC_CREAT | S_IRWXU);
1588
1589     my $sent = "message";
1590     my $type = 1234;
1591     my $rcvd;
1592     my $type_rcvd;
1593
1594     if (defined $id) {
1595         if (msgsnd($id, pack("l! a*", $type_sent, $sent), 0)) {
1596             if (msgrcv($id, $rcvd, 60, 0, 0)) {
1597                 ($type_rcvd, $rcvd) = unpack("l! a*", $rcvd);
1598                 if ($rcvd eq $sent) {
1599                     print "okay\n";
1600                 } else {
1601                     print "not okay\n";
1602                 }
1603             } else {
1604                 die "# msgrcv failed\n";
1605             }
1606         } else {
1607             die "# msgsnd failed\n";
1608         }
1609         msgctl($id, IPC_RMID, 0) || die "# msgctl failed: $!\n";
1610     } else {
1611         die "# msgget failed\n";
1612     }
1613
1614 =head1 NOTES
1615
1616 Most of these routines quietly but politely return C<undef> when they
1617 fail instead of causing your program to die right then and there due to
1618 an uncaught exception.  (Actually, some of the new I<Socket> conversion
1619 functions  croak() on bad arguments.)  It is therefore essential to
1620 check return values from these functions.  Always begin your socket
1621 programs this way for optimal success, and don't forget to add B<-T>
1622 taint checking flag to the #! line for servers:
1623
1624     #!/usr/bin/perl -Tw
1625     use strict;
1626     use sigtrap;
1627     use Socket;
1628
1629 =head1 BUGS
1630
1631 All these routines create system-specific portability problems.  As noted
1632 elsewhere, Perl is at the mercy of your C libraries for much of its system
1633 behaviour.  It's probably safest to assume broken SysV semantics for
1634 signals and to stick with simple TCP and UDP socket operations; e.g., don't
1635 try to pass open file descriptors over a local UDP datagram socket if you
1636 want your code to stand a chance of being portable.
1637
1638 As mentioned in the signals section, because few vendors provide C
1639 libraries that are safely re-entrant, the prudent programmer will do
1640 little else within a handler beyond setting a numeric variable that
1641 already exists; or, if locked into a slow (restarting) system call,
1642 using die() to raise an exception and longjmp(3) out.  In fact, even
1643 these may in some cases cause a core dump.  It's probably best to avoid
1644 signals except where they are absolutely inevitable.  This
1645 will be addressed in a future release of Perl.
1646
1647 =head1 AUTHOR
1648
1649 Tom Christiansen, with occasional vestiges of Larry Wall's original
1650 version and suggestions from the Perl Porters.
1651
1652 =head1 SEE ALSO
1653
1654 There's a lot more to networking than this, but this should get you
1655 started.
1656
1657 For intrepid programmers, the indispensable textbook is I<Unix
1658 Network Programming, 2nd Edition, Volume 1> by W. Richard Stevens
1659 (published by Prentice-Hall).  Note that most books on networking
1660 address the subject from the perspective of a C programmer; translation
1661 to Perl is left as an exercise for the reader.
1662
1663 The IO::Socket(3) manpage describes the object library, and the Socket(3)
1664 manpage describes the low-level interface to sockets.  Besides the obvious
1665 functions in L<perlfunc>, you should also check out the F<modules> file
1666 at your nearest CPAN site.  (See L<perlmodlib> or best yet, the F<Perl
1667 FAQ> for a description of what CPAN is and where to get it.)
1668
1669 Section 5 of the F<modules> file is devoted to "Networking, Device Control
1670 (modems), and Interprocess Communication", and contains numerous unbundled
1671 modules numerous networking modules, Chat and Expect operations, CGI
1672 programming, DCE, FTP, IPC, NNTP, Proxy, Ptty, RPC, SNMP, SMTP, Telnet,
1673 Threads, and ToolTalk--just to name a few.