一、UNIX Domain Socket IPC
socket API原本是為網絡通訊設計的，但後來在socket的框架上發展出一種IPC機 制，就是UNIX Domain Socket。雖然網絡socket也可用於同一台主機的進程間通訊（通過loopback地址127.0.0.1），但是 UNIX Domain Socket用於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，在同一台主機的傳輸速度前者是後者的兩 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，類似於TCP和UDP，但是面向消息的UNIXDomain 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於地址格式不同，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_tsun_family; /* AF_UNIX */
charsun_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：
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> File Name: echoser_tcp.c
> Author: Simba
> Mail: [email protected]
> 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，在同一台主機的傳輸速度前者是後者的兩倍。*/
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;
}
/*************************************************************************
> File Name: echocli_tcp.c
> Author: Simba
> Mail: [email protected]
> 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 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：
/*************************************************************************
> File Name: echoser.c
> Author: Simba
> Mail: [email protected]
> 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。