UNIX域套接字编程和socketpair 函数
一、UNIX Domain Socket IPC
socket API原本是為網絡通訊設計的，但后來在socket的框架上發展出一種IPC機制，就是UNIX Domain Socket。雖然網絡socket也可用于同一臺主機的進程間通訊（通過loopback地址127.0.0.1），但是UNIX Domain Socket用于IPC更有效率：不需要經過網絡協議棧，不需要打包拆包、計算校驗和、維護序號和應答等，只是將應用層數據從一個進程拷貝到另一個進程。UNIX域套接字與TCP套接字相比較，在同一臺主機的傳輸速度前者是后者的兩倍。這是因為，IPC機制本質上是可靠的通訊，而網絡協議是為不可靠的通訊設計的。UNIX Domain Socket也提供面向流和面向數據包兩種API接口，類似于TCP和UDP，但是面向消息的UNIX Domain Socket也是可靠的，消息既不會丟失也不會順序錯亂。
使用UNIX Domain Socket的過程和網絡socket十分相似，也要先調用socket()創建一個socket文件描述符，address family指定為AF_UNIX，type可以選擇SOCK_DGRAM或SOCK_STREAM，protocol參數仍然指定為0即可。
UNIX Domain Socket與網絡socket編程最明顯的不同在于地址格式不同，用結構體sockaddr_un表示，網絡編程的socket地址是IP地址加端口號，而UNIX Domain Socket的地址是一個socket類型的文件在文件系統中的路徑，這個socket文件由bind()調用創建，如果調用bind()時該文件已存在，則bind()錯誤返回。
#define UNIX_PATH_MAX ? ?108
struct sockaddr_un {
sa_family_t sun_family; ? ? ? ? ? ? ? /* AF_UNIX */
char sun_path[UNIX_PATH_MAX]; ?/* pathname */
};
二、回射/客戶服務器程序
通信的流程跟前面說過的tcp/udp 是類似的，下面直接來看程序：
?
C++ Code?| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 | ? | /************************************************************************* ????>?File?Name:?echoser_tcp.c ????>?Author:?Simba ????>?Mail:?dameng34@163.com ????>?Created?Time:?Sun?03?Mar?2013?06:13:55?PM?CST ?************************************************************************/ #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> #include<errno.h> #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> #include<netinet/in.h> #include<string.h> #include<sys/un.h> #define?ERR_EXIT(m)?\ ????do?{?\ ????????perror(m);?\ ????????exit(EXIT_FAILURE);?\ ????}?while?(0) void?echo_ser(int?conn) { ????char?recvbuf[1024]; ????int?n; ????while?(1) ????{ ????????memset(recvbuf,?0,?sizeof(recvbuf)); ????????n?=?read(conn,?recvbuf,?sizeof(recvbuf)); ????????if?(n?==?-1) ????????{ ????????????if?(n?==?EINTR) ????????????????continue; ????????????ERR_EXIT("read?error"); ????????} ????????else?if?(n?==?0) ????????{ ????????????printf("client?close\n"); ????????????break; ????????} ????????fputs(recvbuf,?stdout); ????????write(conn,?recvbuf,?strlen(recvbuf)); ????} ????close(conn); } /*?unix?domain?socket與TCP套接字相比較，在同一臺主機的傳輸速度前者是后者的兩倍。*/ int?main(void) { ????int?listenfd; ????if?((listenfd?=?socket(PF_UNIX,?SOCK_STREAM,?0))?<?0) ????????ERR_EXIT("socket?error"); ????unlink("/tmp/test?socket");?//地址復用 ????struct?sockaddr_un?servaddr; ????memset(&servaddr,?0,?sizeof(servaddr)); ????servaddr.sun_family?=?AF_UNIX; ????strcpy(servaddr.sun_path,?"/tmp/test?socket"); ????if?(bind(listenfd,?(struct?sockaddr?*)&servaddr,?sizeof(servaddr))?<?0) ????????ERR_EXIT("bind?error"); ????if?(listen(listenfd,?SOMAXCONN)?<?0) ????????ERR_EXIT("listen?error"); ????int?conn; ????pid_t?pid; ????while?(1) ????{ ????????conn?=?accept(listenfd,?NULL,?NULL); ????????if?(conn?==?-1) ????????{ ????????????if?(conn?==?EINTR) ????????????????continue; ????????????ERR_EXIT("accept?error"); ????????} ????????pid?=?fork(); ????????if?(pid?==?-1) ????????????ERR_EXIT("fork?error"); ????????if?(pid?==?0) ????????{ ????????????close(listenfd); ????????????echo_ser(conn); ????????????exit(EXIT_SUCCESS); ????????} ????????close(conn); ????} ????return?0; } |
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C++ Code?| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 | ? | /************************************************************************* ????>?File?Name:?echocli_tcp.c ????>?Author:?Simba ????>?Mail:?dameng34@163.com ????>?Created?Time:?Sun?03?Mar?2013?06:13:55?PM?CST ?************************************************************************/ #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> #include<errno.h> #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> #include<netinet/in.h> #include<string.h> #include<sys/un.h> #define?ERR_EXIT(m)?\ ????do?{?\ ????????perror(m);?\ ????????exit(EXIT_FAILURE);?\ ????}?while?(0) void?echo_cli(int?conn) { ????char?sendbuf[1024]?=?{0}; ????char?recvbuf[1024]?=?{0}; ????while?(fgets(sendbuf,?sizeof(sendbuf),?stdin)?!=?NULL) ????{ ????????write(conn,?sendbuf,?strlen(sendbuf)); ????????read(conn,?recvbuf,?sizeof(recvbuf)); ????????fputs(recvbuf,?stdout); ????????memset(recvbuf,?0,?sizeof(recvbuf)); ????????memset(sendbuf,?0,?sizeof(sendbuf)); ????} ????close(conn); } int?main(void) { ????int?sock; ????if?((sock?=?socket(PF_UNIX,?SOCK_STREAM,?0))?<?0) ????????ERR_EXIT("socket?error"); ????struct?sockaddr_un?servaddr; ????memset(&servaddr,?0,?sizeof(servaddr)); ????servaddr.sun_family?=?AF_UNIX; ????strcpy(servaddr.sun_path,?"/tmp/test?socket"); ????if?(connect(sock,?(struct?sockaddr?*)&servaddr,?sizeof(servaddr))?<?0) ????????ERR_EXIT("connect?error"); ????echo_cli(sock); ????return?0; } |
server 使用fork 的形式來接受多個連接，server調用bind 會創建一個文件，如下所示：
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/socket$ ls -l /tmp/test\ socket?
srwxrwxr-x 1 simba simba 0 Jun 12 15:27 /tmp/test socket
即文件類型為s，表示SOCKET文件，與FIFO（命名管道）文件，類型為p，類似，都表示內核的一條通道，讀寫文件實際是在讀寫內核通道。程序中調用unlink（解除硬鏈接） 是為了在開始執行程序時刪除以前創建的文件，以便在重啟服務器時不會提示address in use。其他方面與以前說過的回射客戶服務器程序沒多大區別，不再贅述。
三、UNIX域套接字編程注意點
1、bind成功將會創建一個文件，權限為0777 & ~umask
2、sun_path最好用一個絕對路徑
3、UNIX域協議支持流式套接口與報式套接口
4、UNIX域流式套接字connect發現監聽隊列滿時，會立刻返回一個ECONNREFUSED，這和TCP不同，如果監聽隊列滿，會忽略到來的SYN，這導致對方重傳SYN。
四、socketpair 函數
功能：創建一個全雙工的流管道
原型 int socketpair(int domain, int type, int protocol, int sv[2]);
參數
domain: 協議家族
type: 套接字類型
protocol: 協議類型
sv: 返回套接字對
返回值：成功返回0；失敗返回-1
實際上socketpair 函數跟pipe 函數是類似的，也只能在同個主機上具有親緣關系的進程間通信，但pipe 創建的匿名管道是半雙工的，而socketpair 可以認為是創建一個全雙工的管道。
可以使用socketpair 創建返回的套接字對進行父子進程通信：
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C++ Code?| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 | ? | /************************************************************************* ????>?File?Name:?echoser.c ????>?Author:?Simba ????>?Mail:?dameng34@163.com ????>?Created?Time:?Fri?01?Mar?2013?06:15:27?PM?CST ?************************************************************************/ #include<stdio.h> #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #include<arpa/inet.h> #include<netinet/in.h> #include<string.h> #define?ERR_EXIT(m)?\ ????do?{?\ ????????perror(m);?\ ????????exit(EXIT_FAILURE);?\ ????}?while?(0) int?main(void) { ????int?sockfds[2]; ????if?(socketpair(PF_UNIX,?SOCK_STREAM,?0,?sockfds)?<?0) ????????ERR_EXIT("sockpair"); ????pid_t?pid; ????pid?=?fork(); ????if?(pid?==?-1) ????????ERR_EXIT("fork"); ????if?(pid?>?0) ????{ ????????int?val?=?0; ????????close(sockfds[1]); ????????while?(1) ????????{ ????????????++val; ????????????printf("?sending?data:?%d\n",?val); ????????????write(sockfds[0],?&val,?sizeof(val)); ????????????read(sockfds[0],?&val,?sizeof(val)); ????????????printf("recv?data?:?%d\n",?val); ????????????sleep(1); ????????} ????} ????else?if?(pid?==?0) ????{ ????????int?val; ????????close(sockfds[0]); ????????while?(1) ????????{ ????????????read(sockfds[1],?&val,?sizeof(val)); ????????????++val; ????????????write(sockfds[1],?&val,?sizeof(val)); ????????} ????} ????return?0; } |
輸出如下：
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/socket$ ./socketpair?
?sending data: 1
recv data : 2
?sending data: 3
recv data : 4
?sending data: 5
recv data : 6
?sending data: 7
recv data : 8
?sending data: 9
recv data : 10
?sending data: 11
recv data : 12
?sending data: 13
recv data : 14
?sending data: 15
recv data : 16
...................................
即父進程持有sockfds[0] 套接字進行讀寫，而子進程持有sockfds[1] 套接字進行讀寫。
?
參考：
《Linux C 編程一站式學習》
《TCP/IP詳解 卷一》
《UNP》
轉載于:https://www.cnblogs.com/alantu2018/p/8472989.html
總結
以上是生活随笔為你收集整理的UNIX域套接字编程和socketpair 函数的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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