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编程问答

UNIX域套接字编程和socketpair 函数

發布時間：2025/3/17 编程问答 29 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 UNIX域套接字编程和socketpair 函数小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

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：

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/*************************************************************************
????>?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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????>?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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????>?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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