Linux下进程间通讯方式 - UNIX Domain Socket

概述

Linux下进程通讯方式有很多,比较典型的有套接字,平时比较常用的套接字是基于TCP/IP协议的,适用于两台不同主机上两个进程间通信, 通信之前需要指定IP地址. 但是如果同一台主机上两个进程间通信用套接字,还需要指定ip地址,有点过于繁琐. 这个时候就需要用到UNIX Domain Socket, 简称UDS,
UDS的优势:

• UDS传输不需要经过网络协议栈,不需要打包拆包等操作,只是数据的拷贝过程
• UDS分为SOCK_STREAM(流套接字)和SOCK_DGRAM(数据包套接字),由于是在本机通过内核通信,不会丢包也不会出现发送包的次序和接收包的次序不一致的问题

流程介绍

如果熟悉Socket的话,UDS也是同样的方式, 区别如下:

• UDS不需要IP和Port, 而是通过一个文件名来表示
• domain 为 AF_UNIX
• UDS中使用sockaddr_un表示

struct sockaddr_un {
    sa_family_t sun_family; /* AF_UNIX */
    char sun_path[UNIX_PATH_MAX];   /* pathname */
};

服务端： socket -> bind -> listen -> accet -> recv/send -> close
客户端： socket -> connect -> recv/send -> close

函数介绍

• 开始创建socket

 int socket(int domain, int type, int protocol)
 domain(域) : AF_UNIX 
 type : SOCK_STREAM/ SOCK_DGRAM : 
 protocol : 0

SOCK_STREAM(流) : 提供有序，可靠的双向连接字节流。 可以支持带外数据传输机制,
无论多大的数据都不会截断
SOCK_DGRAM(数据报)：支持数据报（固定最大长度的无连接，不可靠的消息),数据报超过最大长度,会被截断.

• 获取到socket文件描述符之后,还要将其绑定一个文件上

 int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
sockfd : 传入sock的文件描述符
addr : 用sockaddr_un表示
addrlen : 结构体长度

struct sockaddr_un {
    sa_family_t sun_family; /* AF_UNIX */
    char sun_path[UNIX_PATH_MAX];   /* pathname */
};

• 监听客户端的连接

int listen(int sockfd, int backlog);
sockfd : 文件描述符
backlog : 连接队列的长度

• 接受客户端的连接

int accept(int socket, struct sockaddr *restrict address, socklen_t *restrict address_len);
UDS不存在客户端地址的问题，因此这里的addr和addrlen参数可以设置为NULL

Demo程序

• uds-server.c

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

#define MAX_CONNECT_NUM 2
#define BUFFER_SIZE 1024
const char *filename="uds-tmp";

int main()
{
    int fd,new_fd,len,i;
    struct sockaddr_un un;
    fd = socket(AF_UNIX,SOCK_STREAM,0);
    if(fd < 0){
        printf("Request socket failed!\n");
        return -1;
    }
    un.sun_family = AF_UNIX;
    unlink(filename);
    strcpy(un.sun_path,filename);
    if(bind(fd,(struct sockaddr *)&un,sizeof(un)) <0 ){
        printf("bind failed!\n");
        return -1;
    }
    if(listen(fd,MAX_CONNECT_NUM) < 0){
        printf("listen failed!\n");
        return -1;
    }
    while(1){
        struct sockaddr_un client_addr;
        char buffer[BUFFER_SIZE];
        bzero(buffer,BUFFER_SIZE);
        len = sizeof(client_addr);
        //new_fd = accept(fd,(struct sockaddr *)&client_addr,&len);
        new_fd = accept(fd,NULL,NULL);
        if(new_fd < 0){
            printf("accept failed\n");
            return -1;
        }
        int ret = recv(new_fd,buffer,BUFFER_SIZE,0);
        if(ret < 0){
            printf("recv failed\n");
        }
        for(i=0; i<10; i++){
            printf(" %d",buffer[i]);
        }
        close(new_fd);
        break;
    }
    close(fd);
}

• uds-client.c

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define BUFFER_SIZE 1024
const char *filename="uds-tmp";

int main()
{
    struct sockaddr_un un;
    int sock_fd;
    char buffer[BUFFER_SIZE] = {1,2,3};
    un.sun_family = AF_UNIX;
    strcpy(un.sun_path,filename);
    sock_fd = socket(AF_UNIX,SOCK_STREAM,0);
    if(sock_fd < 0){
        printf("Request socket failed\n");
        return -1;
    }
    if(connect(sock_fd,(struct sockaddr *)&un,sizeof(un)) < 0){
        printf("connect socket failed\n");
        return -1;
    }
    send(sock_fd,buffer,BUFFER_SIZE,0);

    close(sock_fd);
    return 0;
}

参考

• Linux下的IPC－UNIX Domain Socket
• 进程通信之六 UDS
• 进程间通信简介（一）
• Unix域套接字（Unix Domain Socket）介绍