socketpair机制

描述

先看下传统的CS模型，如下:

总是一方发起请求，等待另一方回应。当一次传输完成之后，client端发起新的请求之后，server端才作出回应。 那如何才能做到双向通信？  一种解决办法就是client端即使client，又是server，server端即使client也是server，如下：

但是上述方面比较复杂，这时候就引入要分析的socketpair了。

socketpair用于创建一对相互连接的unnamed socket。而pipe系统调用使用创建的pipe也是相互连接的unnamed pipe(无名管道)。而pipe和socketpair创建的描述符之间的区别就是:  pipe创建的描述符一端只能用于读，一端用于写，而socketpair创建的描述符任意一端既可以读也可以写。

原理

使用socketpiar创建的是一对相互连接的socket，任意一段既可以做发送，也可以做接受端。所有每个socket描述符中应该有两个buf。一个为发送buf，一个为接受buf。如上图所示。

示例代码：

#include 
#include 
#include 
#include 

#define SOCKET_BUFFER_SIZE      (32768U)


void *thread_function(void *arg)
{
    int len = 0;
    int fd  = *((int*)(arg));
    char buf[500];
    int cnt = 0;

    /*主线程*/
    while(1)
    {        
        /*向main thread线程发送数据*/
        len = sprintf(buf, "Hi, main process, cnt = %d", cnt++);
        write(fd, buf, len);
    
        /*读数据*/
        len = read(fd, buf, 500);
        buf[len]='\0';
        printf("%s\n",buf);
        
        sleep(5);    
    } 
    
    return NULL;
}


int main()
{
    int ret;
    int sockets[2];
    int bufferSize = SOCKET_BUFFER_SIZE;
    pthread_t thread;
    
    ret = socketpair(AF_UNIX, SOCK_SEQPACKET, 0, sockets);
    if(ret == -1)
    {
        printf("socketpair create error!\n");
        return -1;
    }
    
    
    /*设置socket描述符的选项*/
    setsockopt(sockets[0], SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &bufferSize, sizeof(bufferSize));
    setsockopt(sockets[0], SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &bufferSize, sizeof(bufferSize));
    setsockopt(sockets[1], SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &bufferSize, sizeof(bufferSize));
    setsockopt(sockets[1], SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &bufferSize, sizeof(bufferSize));

    
    /*创建线程1*/
    pthread_create(&thread, NULL, thread_function, (void*)(&sockets[1]));


    int len = 0;
    int fd  = sockets[0];
    char buf[500];
    int cnt = 0;

    /*主线程*/
    while(1)
    {
        /*读数据*/
        len = read(fd, buf, 500);
        buf[len]='\0';
        printf("%s\n",buf);
        
        /*项thread线程发送数据*/
        len = sprintf(buf, "Hi, thread process, cnt = %d", cnt++);
        write(fd, buf, len);
    }

    return 0;
}

测试结果：

1.  编译代码

gcc socketpair.c -o socketpair -lpthread

2. 运行，查看结果

test$ ./socketpair 
Hi, main process, cnt = 0
Hi, thread process, cnt = 0
Hi, main process, cnt = 1
Hi, thread process, cnt = 1
Hi, main process, cnt = 2
Hi, thread process, cnt = 2

注意:  socketpair创建的只适用于父子进程或者线程间通信，不能用于两个进程之间通信。如果要实现两个进程之间的双向通信，则需要将socketpair创建的一个描述符fd发送给另一个进程，这相当于两个两个不同的进程访问同一个文件。