Unix domain socket
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socket API原本是为网络通讯设计的，但后来在socket的框架上发展出一种IPC机制，就是UNIX Domain Socket。 虽然网络socket也可用于同一台主机的进程间通讯（通过loopback地址127.0.0.1），但是UNIX Domain Socket用于IPC更有效率：不需要经过网络协议栈，不需要打包拆包、计算校验和、维护序号和应答等，只是将应用层数据从一个进程拷贝到另一个进程。 这是因为，IPC机制本质上是可靠的通讯，而网络协议是为不可靠的通讯设计的。UNIX Domain Socket也提供面向流和面向数据包两种API接口，类似于TCP和UDP，但是面向消息的UNIX Domain Socket也是可靠的，消息既不会丢失也不会顺序错乱。
UNIX Domain Socket是全双工的，API接口语义丰富，相比其它IPC机制有明显的优越性，目前已成为使用最广泛的IPC机制，比如X Window服务器和GUI程序之间就是通过UNIX Domain Socket通讯的。
使用UNIX Domain Socket的过程和网络socket十分相似，也要先调用socket()创建一个socket文件描述符，address family指定为AF_UNIX，type可以选择SOCK_DGRAM或SOCK_STREAM，protocol参数仍然指定为0即可。
UNIX Domain Socket与网络socket编程最明显的不同在于地址格式不同，用结构体sockaddr_un表示，网络编程的socket地址是IP地址加端口号，而UNIX Domain Socket的地址是一个socket类型的文件在文件系统中的路径，这个socket文件由bind()调用创建，如果调用bind()时该文件已存在，则bind()错误返回。
以下程序将UNIX Domain socket绑定到一个地址。
#include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <stddef.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/un.h> int main(void) { int fd, size; struct sockaddr_un un; memset(&un, 0, sizeof(un)); un.sun_family = AF_UNIX; strcpy(un.sun_path, "foo.socket"); if ((fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) < 0) { perror("socket error"); exit(1); } size = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) +strlen(un.sun_path); if (bind(fd, (struct sockaddr *)&un, size) < 0) { perror("bind error"); exit(1); } printf("UNIX domain socket bound/n"); exit(0); }
注意程序中的offsetof宏，它在stddef.h头文件中定义：
#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((int)&((TYPE *)0)->MEMBER)
offsetof(struct sockaddr_un, sun_path)就是取sockaddr_un结构体的sun_path成员在结构体中的偏移，也就是从结构体的第几个字节开始是sun_path成 员。想一想，这个宏是如何实现这一功能的？(先将TYPE类型的指针首地址设为0，然后取MEMBER成员的地址就是该成员在TYPE中的偏移数。)
该程序的运行结果如下。
$ ./a.out UNIX domain socket bound
$ ls -l
foo.socket srwxrwxr-x 1 user 0 Aug 22 12:43 foo.socket
$ ./a.out bind error: Address already in use
$ rm foo.socket
$ ./a.out UNIX domain socket bound
以下是服务器的listen模块，与网络socket编程类似，在bind之后要listen，表示通过bind的地址（也就是socket文件）提供服务。
#include <stddef.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/un.h> #include <errno.h> #define QLEN 10 /* * Create a server endpoint of a connection. * Returns fd if all OK, <0 on error. */ int serv_listen(const char *name) { int fd, len, err, rval; struct sockaddr_un un; /* create a UNIX domain stream socket */ if ((fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) < 0) return(-1); unlink(name); /* in case it already exists */ /* fill in socket address structure */ memset(&un, 0, sizeof(un)); un.sun_family = AF_UNIX; strcpy(un.sun_path, name); len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(name); /* bind the name to the descriptor */ if (bind(fd, (struct sockaddr *)&un, len) < 0) { rval = -2; goto errout; } if (listen(fd, QLEN) < 0) { /* tell kernel we're a server */ rval = -3; goto errout; } return(fd); errout: err = errno; close(fd); errno = err; return(rval); }
以下是服务器的accept模块，通过accept得到客户端地址也应该是一个socket文件，如果不是socket文件就返回错误码，如果 是 socket文件，在建立连接后这个文件就没有用了，调用unlink把它删掉，通过传出参数uidptr返回客户端程序的user id。
#include <stddef.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/un.h> #include <errno.h> int serv_accept(int listenfd, uid_t *uidptr) { int clifd, len, err, rval; time_t staletime; struct sockaddr_un un; struct stat statbuf; len = sizeof(un); if ((clifd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&un, &len)) < 0) return(-1); /* often errno=EINTR, if signal caught */ /* obtain the client's uid from its calling address */ len -= offsetof(struct sockaddr_un, sun_path); /* len of pathname */ un.sun_path[len] = 0; /* null terminate */ if (stat(un.sun_path, &statbuf) < 0) { rval = -2; goto errout; } if (S_ISSOCK(statbuf.st_mode) == 0) { rval = -3; /* not a socket */ goto errout; } if (uidptr != NULL) *uidptr = statbuf.st_uid; /* return uid of caller */ unlink(un.sun_path); /* we're done with pathname now */ return(clifd); errout: err = errno; close(clifd); errno = err; return(rval); }
以下是客户端的connect模块，与网络socket编程不同的是，UNIX Domain Socket客户端一般要显式调用bind函数，而不依赖系统自动分配的地址。客户端bind一个自己指定的socket文件名的好处是，该文件名可以包 含客户端的pid以便服务器区分不同的客户端。
/* * ss.c * * Created on: 2013-7-29 * Author: Administrator */ #include <stdio.h> #include <stddef.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/un.h> #include <errno.h> #define CLI_PATH "/var/tmp/" /* +5 for pid = 14 chars */ /* * Create a client endpoint and connect to a server. * Returns fd if all OK, <0 on error. */ int cli_conn(const char *name) { int fd, len, err, rval; struct sockaddr_un un; /* create a UNIX domain stream socket */ if ((fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) < 0) return(-1); /* fill socket address structure with our address */ memset(&un, 0, sizeof(un)); un.sun_family = AF_UNIX; sprintf(un.sun_path, "%s%05d", CLI_PATH, getpid()); len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(un.sun_path); unlink(un.sun_path); /* in case it already exists */ if (bind(fd, (struct sockaddr *)&un, len) < 0) { rval = -2; goto errout; } /* fill socket address structure with server's address */ memset(&un, 0, sizeof(un)); un.sun_family = AF_UNIX; strcpy(un.sun_path, name); len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(name); if (connect(fd, (struct sockaddr *)&un, len) < 0) { rval = -4; goto errout; } return(fd); errout: err = errno; close(fd); errno = err; return(rval); }
服务器端：
#include <stdio.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/un.h> #include <errno.h> #include <stddef.h> #include <string.h> // the max connection number of the server #define MAX_CONNECTION_NUMBER 5 /* * Create a server endpoint of a connection. * Returns fd if all OK, <0 on error. */ int unix_socket_listen(const char *servername) { int fd; struct sockaddr_un un; if ((fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) < 0) { return(-1); } int len, rval; unlink(servername); /* in case it already exists */ memset(&un, 0, sizeof(un)); un.sun_family = AF_UNIX; strcpy(un.sun_path, servername); len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(servername); /* bind the name to the descriptor */ if (bind(fd, (struct sockaddr *)&un, len) < 0) { rval = -2; } else { if (listen(fd, MAX_CONNECTION_NUMBER) < 0) { rval = -3; } else { return fd; } } int err; err = errno; close(fd); errno = err; return rval; } int unix_socket_accept(int listenfd, uid_t *uidptr) { int clifd, len, rval; time_t staletime; struct sockaddr_un un; struct stat statbuf; len = sizeof(un); if ((clifd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&un, &len)) < 0) { return(-1); } /* obtain the client's uid from its calling address */ len -= offsetof(struct sockaddr_un, sun_path); /* len of pathname */ un.sun_path[len] = 0; /* null terminate */ if (stat(un.sun_path, &statbuf) < 0) { rval = -2; } else { if (S_ISSOCK(statbuf.st_mode) ) { if (uidptr != NULL) *uidptr = statbuf.st_uid; /* return uid of caller */ unlink(un.sun_path); /* we're done with pathname now */ return clifd; } else { rval = -3; /* not a socket */ } } int err; err = errno; close(clifd); errno = err; return(rval); } void unix_socket_close(int fd) { close(fd); } int main(void) { int listenfd,connfd; listenfd = unix_socket_listen("foo.sock"); if(listenfd<0) { printf("Error[%d] when listening...\n",errno); return 0; } printf("Finished listening...\n",errno); uid_t uid; connfd = unix_socket_accept(listenfd, &uid); unix_socket_close(listenfd); if(connfd<0) { printf("Error[%d] when accepting...\n",errno); return 0; } printf("Begin to recv/send...\n"); int i,n,size; char rvbuf[2048]; for(i=0;i<2;i++) { //===========接收============== size = recv(connfd, rvbuf, 804, 0); if(size>=0) { // rvbuf[size]='\0'; printf("Recieved Data[%d]:%c...%c\n",size,rvbuf[0],rvbuf[size-1]); } if(size==-1) { printf("Error[%d] when recieving Data:%s.\n",errno,strerror(errno)); break; } /* //===========发送============== memset(rvbuf, 'c', 2048); size = send(connfd, rvbuf, 2048, 0); if(size>=0) { printf("Data[%d] Sended.\n",size); } if(size==-1) { printf("Error[%d] when Sending Data.\n",errno); break; } */ sleep(30); } unix_socket_close(connfd); printf("Server exited.\n"); }
客户端：
#include <stdio.h> #include <stddef.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/un.h> #include <errno.h> #include <string.h> /* Create a client endpoint and connect to a server. Returns fd if all OK, <0 on error. */ int unix_socket_conn(const char *servername) { int fd; if ((fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) < 0) /* create a UNIX domain stream socket */ { return(-1); } int len, rval; struct sockaddr_un un; memset(&un, 0, sizeof(un)); /* fill socket address structure with our address */ un.sun_family = AF_UNIX; sprintf(un.sun_path, "scktmp%05d", getpid()); len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(un.sun_path); unlink(un.sun_path); /* in case it already exists */ if (bind(fd, (struct sockaddr *)&un, len) < 0) { rval= -2; } else { /* fill socket address structure with server's address */ memset(&un, 0, sizeof(un)); un.sun_family = AF_UNIX; strcpy(un.sun_path, servername); len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(servername); if (connect(fd, (struct sockaddr *)&un, len) < 0) { rval= -4; } else { return (fd); } } int err; err = errno; close(fd); errno = err; return rval; } void unix_socket_close(int fd) { close(fd); } int main(void) { srand((int)time(0)); int connfd; connfd = unix_socket_conn("foo.sock"); if(connfd<0) { printf("Error[%d] when connecting...",errno); return 0; } printf("Begin to recv/send...\n"); int i,n,size; char rvbuf[4096]; for(i=0;i<10;i++) { /* //=========接收===================== size = recv(connfd, rvbuf, 800, 0); //MSG_DONTWAIT if(size>=0) { printf("Recieved Data[%d]:%c...%c\n",size,rvbuf[0],rvbuf[size-1]); } if(size==-1) { printf("Error[%d] when recieving Data.\n",errno); break; } if(size < 800) break; */ //=========发送====================== memset(rvbuf,'a',2048); rvbuf[2047]='b'; size = send(connfd, rvbuf, 2048, 0); if(size>=0) { printf("Data[%d] Sended:%c.\n",size,rvbuf[0]); } if(size==-1) { printf("Error[%d] when Sending Data:%s.\n",errno,strerror(errno)); break; } sleep(1); } unix_socket_close(connfd); printf("Client exited.\n"); }
参考链接：
http://blog.csdn.net/guxch/article/details/7041052
基于DRAM实现的UNIX域套接字
服务器端
#include <stdio.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/un.h> #include <errno.h> #include <stddef.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #define NAME "/tmp/foo.sock" #define N 256 typedef struct sockaddr SA; int main(void) { int sockfd; int size; struct sockaddr_un un; char rvbuf[2048]; int len; if ((sockfd = socket(PF_UNIX, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) { return(-1); } unlink(NAME); /* in case it already exists */ memset(&un, 0, sizeof(un)); un.sun_family = PF_UNIX; strcpy(un.sun_path, NAME); len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(NAME); /* bind the name to the descriptor */ if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&un, len) < 0) { perror("fail to bind!\n"); exit(-1); } printf("Begin to recv/send...\n"); while(1) { size = recvfrom(sockfd, rvbuf, N, 0,NULL, NULL); if(size>=0) { // rvbuf[size]='\0'; printf("Recieved Data[%d]:%c...%c\n",size,rvbuf[0],rvbuf[size-1]); } if(size==-1) { printf("Error[%d] when recieving Data:%s.\n",errno,strerror(errno)); break; } } close(sockfd); printf("Server exited.\n"); return 0; }
客户端
#include <stdio.h> #include <stddef.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/un.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> typedef struct sockaddr SA; #define NAME "/tmp/foo.sock" #define N 256 int main(void) { int sockfd; struct sockaddr_un un; int size; char rvbuf[4096]; if ((sockfd = socket(PF_UNIX, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) /* create a UNIX domain stream socket */ { return(-1); } int len; memset(&un, 0, sizeof(un)); un.sun_family = PF_UNIX; strcpy(un.sun_path, NAME); len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(NAME); printf("Begin to recv/send...\n"); while(1) { memset(rvbuf,'a',2048); rvbuf[2047]='b'; size = sendto(sockfd, rvbuf, N, 0, (SA *)&un, len); if(size>=0) { printf("Data[%d] Sended:%c.\n",size,rvbuf[0]); } if(size==-1) { printf("Error[%d] when Sending Data:%s.\n",errno,strerror(errno)); break; } sleep(1); } close(sockfd); printf("Client exited.\n"); return 0; }
UNIX域套接字——UNIX domain socket（DGRAM）
找了大半天的资料，收获也不多，其实还是自己思考更靠谱一些。
1. unix域的数据报服务是否可靠
man unix 手册即可看到，unix domain socket 的数据报既不会丢失也不会乱序 （据我所知，在linux下的确是这样）。不过最新版本的内核，仍然又提供了一个保证次序的类型 “ kernel 2.6.4 SOCK_SEQPACKET ”。
2. STREAM 和 DGRAM 的主要区别
既然数据报不丢失也可靠，那不是和 STREAM 很类似么？我理解也确实是这样，而且我觉得 DGRAM 相对还要好一些，因为发送的数据可以带边界。二者另外的区别在于收发时的数据量不一样，基于 STREAM 的套接字，send 可以传入超过 SO_SNDBUF 长的数据，recv 时同 TCP 类似会存在数据粘连。
采用阻塞方式使用API，在unix domain socket 下调用 sendto 时，如果缓冲队列已满，会阻塞。而UDP因为不是可靠的，无法感知对端的情况，即使对端没有及时收取数据，基本上sendto都能立即返回成功（如果发端 疯狂sendto就另当别论，因为过快地调用sendto在慢速网络的环境下，可能撑爆套接字的缓冲区，导致sendto阻塞）。
3. SO_SNDBUF 和 SO_REVBUF
对于 unix domain socket，设置 SO_SNDBUF 会影响 sendto 最大的报文长度，但是任何针对 SO_RCVBUF 的设置都是无效的 。实际上 unix domain socket 的数据报还是得将数据放入内核所申请的内存块里面，再由另一个进程通过 recvfrom 从内核读取，因此具体可以发送的数据报长度受限于内核的 slab 策略 。在 linux 平台下，早先版本（如 2.6.2）可发送最大数据报长度约为 128 k ，新版本的内核支持更大的长度。
4. 使用 DGRAM 时，缓冲队列的长度
有几个因素会影响缓冲队列的长度，一个是上面提到的 slab 策略，另一个则是系统的内核参数 /proc/sys/net/unix/max_dgram_qlen。缓冲队列长度是这二者共同决定的。
如 max_dgram_qlen 默认为 10，在数据报较小时（如1k），先挂起接收数据的进程后，仍可以 sendto 10 次并顺利返回；
但是如果数据报较大（如120k）时，就要看 slab “size-131072” 的 limit 了。
5. 使用 unix domain socket 进行进程间通信 vs 其他方式
· 需要先确定操作系统类型，以及其所对应的最大 DGRAM 长度，如果有需要传送超过该长度的数据报，建议拆分成几个发送，接收后组装即可（不会乱序，个人觉得这样做比用 STREAM 再切包方便得多）
· 同管道相比，unix 域的数据报不但可以维持数据的边界，还不会碰到在写入管道时的原子性问题。
· 同共享内存相比，不能独立于进程缓存大量数据，但是却避免了同步互斥的考量。
· 同普通 socket 相比，开销相对较小（不用计算报头），DGRAM 的报文长度可以大于 64k，不过不能像普通 socket 那样将进程切换到不同机器 。
6. 其他
其实在本机 IPC 时，同普通 socket 的 UDP 相比，unix domain socket 的数据报只不过是在收发时分别少计算了一下校验和而已，本机的 UDP 会走 lo 接口，不会进行 IP 分片，也不会真正跑到网卡的链路层上去（不会占用网卡硬件） 。也就是说，在本机上使用普通的 socket UDP，只是多耗了一些 CPU（之所以说一些，是因为校验和的计算很简单），此外本机的 UDP 也可以保证数据不丢失、不乱序 。
从我个人的经验来看，即便是高并发的网络服务器，单纯因为收发包造成的 CPU 占用其实并不算多（其中收包占用的 CPU 从 %si 可见一斑，因为收包需通过软中断实现的），倒是网卡带宽、磁盘IO、后台逻辑、内存使用等问题往往成为主要矛盾。
所以，在没有长时缓存通信数据的需求时，可以考虑通过 UDP 来实现本地进程间 IPC，这样也便于切换机器。 （也不必去操心 unix domain socket 数据报的最大长度了，呵呵）对于较长的报文，可以切分成小的，再重新组装，不过这样做仅适用于本机通信，如果还要考虑以后迁移机器，那还是老老实实地 TCP 吧。 （本地 TCP 耗用资源的情况不得而知，没有做过充分的测试，不过本地 TCP 自身的一些收发包操作一般也不构成瓶颈）
---在 google 时查找到的其他资源也一并列在这里---
setsockopt 设置 SO_SNDBUF SO_RCVBUF 时的冗余分配：
unix域套接字的使用：
http://www.cnblogs.com/skynet/archive/2010/12/04/1881236.html
http://hi.baidu.com/studyarea/blog/item/b007f4450a2a9e38879473ca.html