Programowanie aplikacji klient-serwer

Zewnętrzna reprezentacja danych

XDR

Standard XDR

• Problem: każdy komputer może inaczej numerować bajty, w których przechowywane są dane.

• Problemu nie rozwiązuje proste odwrócenie bajtów:

• Rozwiązanie: zewnętrzna reprezentacja danych niezależna od komputera i umożliwiająca ich przesyłanie.

• Zasada działania:

• klient i serwer przed wysłaniem danych przekształcają je z postaci wewnętrznej do standardowej postaci zewnętrznej;

• klient i serwer odbierając dane z sieci przekształcają je do postaci wewnętrznej obowiązującej w danym systemie

• Standard XDR (ang. eXternal Data Representation, RFC 1014) - specyfikacja zewnętrznej reprezentacji danych określająca postać przesyłania w sieci danych powszechnie używanych typów
  (opracowany przez Sun Microsystems)

Reprezentacja danych w formacie XDR

• Dane są zawsze zapisywane jako wielokrotność czterech bajtów (32 bitów).

• Bajty są numerowane od 0 do n-1 (ang. big endian)

• Bajty są pisane lub czytane ze strumienia bajtów w taki sposób, że bajt m zawsze poprzedza bajt m+1.

• Jeśli n bajtów potrzebnych do przesłania danych nie jest wielokrotnością 4, uzupełniane są zerami do najbliższej wielokrotności 4.

• Przykłady definicji XDR:

• Liczby całkowite bez znaku :

• Liczby całkowite ze znakiem zapisywane są w kodzie uzupełnień do dwóch.

• Liczby rzeczywiste zapisywane są w 32 bitowym formacie IEEE (1 bit znaku, 8 bitów wykładnika i 23 bity podstawy)

• Napisy zapisywane są za pomocą pola długość, po którym umieszczane są kolejne znaki napisu, uzupełnione znakiem NULL do wielokrotności czterech bajtów.

• Tablice zapisywane są za pomocą pola rozmiar (liczba całkowita zajmująca cztery bajty) po którym umieszczane są kolejne elementy. Pole rozmiar jest pomijane w wypadku tablic stałej długości.

Filtry konwersji XDR

• Są to funkcje w języku C służące do konwersji danych z postaci wewnętrznej komputera do postaci XDR i odwrotnie.

Typ danych	Filtr
Typy podstawowe języka C
char	xdr_char(3N)
short int	xdr_short(3N)
unsigned short int	xdr_u_short(3N)
int	xdr_int(3N)
unsigned int	xdr_u_int(3N)
long	xdr_long(3N)
unsigned long	xdr_u_long(3N)
float	xdr_float(3N)
double	xdr_double(3N)
void	xdr_void(3N)
enum	xdr_enum(3N)
bool_t(C int)	xdr_bool(3N)
Typy złożone
tablica zmiennej długości	xdr_array(3N)
tablica bajtów o podanej długości	xdr_bytes(3N)
ciąg bajtów określonej długości przesyłanych bez konwersji	xdr_opaque(3N)
wskaźniki	xdr_pointer(3N)
napisy	xdr_string(3N)
tablice stałej długości	xdr_vector(3N)

Strumienie XDR

• Strumień XDR to ciąg bajtów, w którym dane są reprezentowane w formacie XDR.

• Nadawca wywołuje funkcje biblioteki XDR, które przekształcają kolejne dane w formacie własnym do formatu zewnętrznego XDR i umieszczają w strumieniu.

• Odbiorca czyta dane w formacie zewnętrznym ze strumienia i przekształca je do własnej postaci.

• Funkcja konwersji XDR dokonuje konwersji w obydwu kierunkach. Wywołana funkcja stwierdza, w którym kierunku należy wykonać konwersję na podstawie informacji zawartej w strumieniu XDR na którym działa.

• XDR_ENCODE - kodowanie danych w strumieniu

• XDR_DECODE - dekodowanie danych w strumieniu

Typy strumieni

Strumień w pamięci

• Dane do przesłania są przygotowywane w buforze i wysyłane za pomocą funkcji we-wy (np. write)

• Potok jest jednokierunkowy, trzeba określić typ: XDR_ENCODE lub XDR_DECODE

• Funkcja tworzenia strumienia: xdrmem_create(3N)

#include <rpc/xdr.h>

#define BUFSIZE 4000 /* rozmiar bufora */

XDR xdrs; /* identyfikator strumienia */

char buf[BUFSIZE]; /* obszar dla danych XDR */

/* incjalizacja strumienia w trybie ENCODE */

xdrmem_create(xdrs,buf,BUFSIZE, XDR_ENCODE);

int i;

i=260;

/* konwersja i dołączenie do strumienia */

xdr_int(&xdrs,&i);

...

/* wysłanie strumienia */

Strumień przyłączony do pliku

• Strumień można przyłączyć do pliku za pomocą mechanizmów standardowego wejścia-wyjścia, wtedy operacje pisania i czytania wykonywane są automatycznie gdy wywołana zostanie funkcja konwersji.

• Potok jest jednokierunkowy, trzeba określić typ: XDR_ENCODE lub XDR_DECODE

• Funkcja tworzenia strumienia: xdrstdio_create(3N)

#include <rpc/xdr.h>

FILE *fp; /* wskaźnik pliku */

XDR xdrs; /* wskaźnik strumienia */

fp=fopen("xdrplik","w") /* otwarcie pliku */

/* incjalizacja strumienia w trybie ENCODE */

xdrstdio_create(&xdrs,fp, XDR_ENCODE);

int i;

i=260;

/* konwersja i przesłanie do pliku */

xdr_int(&xdrs,&i);

.....

Strumień podzielony na rekordy

• Strumień można dzielić na rekordy.

• Funkcja tworzenia strumienia pozwala określić procedury wyprowadzające i wprowadzające dane.

• Każda procedura wykonująca konwersję danych do postaci zewnętrznej sprawdza, czy bufor jest już pełny. Jeśli tak, to wywołuje procedurę wyprowadzającą, aby wysłać zawartość bufora.

• Każda procedura wykonująca konwersję danych z postaci zewnętrznej do własnej sprawdza, czy są dane w buforze. Jeśli bufor jest pusty, to wywołuje procedurę wprowadzającą, w celu wprowadzenia danych do bufora.

• Funkcja tworzenia strumienia: xdrrec_create(3N)

#include <rpc/xdr.h>

FILE *fp; /* wskaźnik pliku */

XDR xdrs; /* wskaźnik strumienia */

/* procedura czytania */

int readp(FILE *fp, char *buf, unsigned int n);

/* procedura pisania */

int writep(FILE *fp, char *buf, unsigned int n);

fp=fopen("xdrplik","w") /* otwarcie pliku */

/* incjalizacja strumienia w trybie ENCODE */

xdrreco_create(&xdrs,0,0,fp,readp,writep);

xdrs.x_op=XDR_ENCODE;

int i,j;

i=260;

j=350;

/* konwersja i przesłanie do bufora */

xdr_int(&xdrs,&i);

xdr_int(&xdrs,&j);

/* koniec rekordu - opróżnij bufor */

xdrrec_endofrecord(&xdrs,TRUE);

32 bity

bajt 3

bajt 2

bajt 1

bajt 0

Proces nadawca

Strumień XDR

Strumień XDR

Proces odbiorca

0

0

0

3

0

1

2

3

J

O

L

A

Komputer A:

liczba 3

napis JOLA

Komputer B:

liczba 50 331 648

napis JOLA

A

L

O

J

3

2

1

0

0

0

0

3

przesłanie

do komputera B

J

O

L

A

3

2

1

0

3

0

0

0

Komputer B:

liczba 3

napis ALOJ

32 bity

bajt 3

bajt 2

bajt 1

bajt 0

S

E

M

konwersja

konwersja

---