php 进程通信系列 （五）socket unix域套接字
php 进程通信系列 （五）socke unix域套接字
- 常见进程通信方式
- Unix socket （套接字）介绍
- 一些理论基础：
- 我们来看看php创建 无命名本地域 socket 的函数：
- 命名Unix域【本地域】套接字
-
- 平常使用到的命名Unix 域套接字
-
- 编写Unix 域 tcp 类型进程通信案例
- 编写Unix 域 udp 类型进程通信案例
- 结语
常见进程通信方式
Unix socket （套接字）介绍
现实世界中两个人进行信息交流的整个过程被称作一次通信（Communication），通信的双方被称为端点（Endpoint）。
工具通讯环境的不同，端点之间可以选择不同的工具进行通信，距离近可以直接对话，距离远可以选择打电话、微信聊天。这些工具就被称为 Socket。
同理，在计算机中也有类似的概念：
在 Unix 中，一次通信由两个端点组成，例如 HTTP 服务端和 HTTP 客户端。
端点之间想要通信，必须借助某些工具，Unix 中端点之间使用 Socket 来进行通信。
Socket 原本是为网络通信而设计的，但后来在 Socket 的框架上发展出一种 IPC 机制，就是 UDS。
Unix Domain Socket（UDS，Unix 域套接字），它还有另一个名字叫 IPC（inter-process communication，进程间通信）。
使用 UDS 的好处显而易见：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。
UDS 与网络 Socket 最明显的区别在于，网络 Socket 地址是 IP 地址加端口号，而 UDS 的地址是一个 Socket 类型的文件在文件系统中的路径，一般名字以 .sock 结尾。
这个 Socket 文件可以被系统进程引用，两个进程可以同时打开一个 UDS 进行通信，而且这种通信方式只会发生在系统内核里，不会在网络上进行传播。
特别说明：本文中提到的“Socket”、“网络套接字”、“套接字”，如无特殊指明，指的都是同一个东西。
实际上，Socket 通信不仅可以跨网络与不同主机的进程间通信，还可以在同主机上进程间通信，这就是今天介绍的 unix 域套接字。
一些理论基础：
- 套接字是什么？
套接字也就是socket实际上是一种连接
- 套接字通信域类型：
ipv4
[AF_INET]是跨机器，通信需要经过网卡，需要绑定IP，端口（绑定的原因是便于寻址，ip主要用于确认通信的机器，端口用于确定与哪个进程通信）
ipv6
[AF_INET6]是跨机器，通信需要经过网卡，需要绑定IP，端口
UNIX
[AF_UNIX,AF_LOCAL] unix域也叫本地域，通信的时候不需要绑定ip端口不需要网卡，不经过网络
unix 域套接字有两种与管道类似，分为有命名的【创建好的unix域套接字需要绑定地址，它是一个比较特殊文件，socket 文件】，既能实现父子进程通信，也能实现不同进程间通信
无命名的【创建好的unix域套接字不需要绑定地址】,只能实现血缘关系进程通信，比如父子进程通信
- 比较常用套接字类型：tcp，udp
tcp： 需要连接（三次握手），是可靠的，有序的，错误丢包可重传的，字节流服务
udp： 不需要连接，不可靠，数据长度固定的，数据报服务
注意: 本地 socket 的编程接口和 IPv4 、IPv6 套接字编程接口是一致的，可以支持「字节流」和「数据报」两种协议，也就是说unix 域套接字也支持 tpc,upd 两种套接字类型，不过对于unix 域的 upd是可靠的，有序的这个由内核实现；
我们来看看php创建 无命名本地域 socket 的函数：
//创建一对无命名的，相互连接的UNIX 域套接字
stream_socket_pair(int $domain, int $type, int $protocol): array|false
三个参数分别代表：
- domain 参数用来指定协议族，比如 STREAM_PF_INET 用于 IPV4、STREAM_PF_INET6 用于 IPV6、STREAM_PF_UNIX 用于本机；
- type 参数用来指定通信特性，比如 STREAM_SOCK_STREAM 表示的是字节流，对应 TCP、STREAM_SOCK_DGRAM 表示的是数据报，对应 UDP、STREAM_SOCK_RAW 表示的是原始套接字；
- protocal 参数原本是用来指定通信协议的，但现在基本废弃。因为协议已经通过前面两个参数指定完成，protocol 目前一般写成 0 即可；
根据创建 socket 类型的不同，通信的方式也就不同：
- 实现 TCP 字节流通信： socket 类型是 STREAM_PF_INET 和 STREAM_SOCK_STREAM；
- 实现 UDP 数据报通信：socket 类型是 STREAM_PF_INET 和 STREAM_SOCK_DGRAM；
- 实现本地进程间通信：
「本地字节流 socket 」类型是 STREAM_PF_UNIX 和 STREAM_SOCK_STREAM。
「本地数据报 socket 」类型是 STREAM_PF_UNIX 和 STREAM_SOCK_DGRAM。
- 下面我们通过
stream_socket_pair()函数创建父子进程通信例子
<?php
//创建一对连接的、不可区分的套接字流,成功时返回一个包含两个套接字资源的数组
$fd = stream_socket_pair(STREAM_PF_UNIX,STREAM_SOCK_STREAM,STREAM_IPPROTO_IP);
//$fd[0] 可用于读
//$fd[1] 可用于写
$pid = pcntl_fork();//fork 一个子进程
if($pid == 0){// $pid == 0 表示子进程执行逻辑
while(1){// 循环 读取套接字为0的流，读取长度设置为128字节
$data = fread($fd[0],128);
if($data){// 如果读取到数据，使用格式化输出函数打印输出，STDOUT 表示标准化输出资源流
fprintf(STDOUT,"收到数据：%s\n",$data);
}
if(strncasecmp(trim($data),'quit',4)==0){// strncasecmp 比较字符串是否相同,第三个参数表示用于比较的字符串的长度 ，如果输入的字符串是quit 就结束循环，子进程退出
break;
}
}
exit(0);
}
if($pid > 0){ //pid 大于0 表示父进程执行逻辑
while(1){ // 循环读取 STDIN 表示标准输入流，接收数据的长度设置为128字节
$data = fread(STDIN,128);
if($data){//如果有数据，则写入$fd[1] 流,fwrite 函数第三个参数表示写入数据的长度
fwrite($fd[1],$data,strlen($data));
}
// strncasecmp 比较字符串是否相同,第三个参数表示用于比较的字符串的长度，如果输入的是quit,就退出循环
if(strncasecmp(trim($data),'quit',4)==0){
break;
}
}
}
// 回收子进程预防僵尸进程
$pid = pcntl_wait($status);
// 打印 退出子进程 pid
fprintf(STDOUT,"退出进程id:%s\n",$pid);
无名Unix域套接字，和管道相似以套接字对的形式创建，不同于管道的是，这对套接字都对读写开放，是全双工通信【即同一时刻两端可以相互通信类似于打电话】，管道是半双工通信【即同一时间只能有一端能发送数据，类似于对讲机】需要注意的是，匿名Unix套接字对，虽然都对读写开放，但是，通过fd[0]写入数据，再通过fd[0]读数据，会阻塞，只能通过fd[1]来读，当fd[1]中没写入数据时，通过fd[0]进行读的话，也会阻塞。
当fd[1]中没写入数据时，通过fd[0]进行读的话，会阻塞这种情况
$fd = stream_socket_pair(STREAM_PF_UNIX,STREAM_SOCK_STREAM,0);
// 当fd[1]中没写入数据时，通过fd[0]进行读的话，会阻塞
echo “one\n”;
echo fread($fd[0],128);
echo “two\n”;
通过fd[0]写入数据，再通过fd[0]读数据，会阻塞这种情况
<?php
$fd = stream_socket_pair(STREAM_PF_UNIX,STREAM_SOCK_STREAM,0);
$w = fwrite($fd[0],"hello word\n",128);
echo "写入字节数：".$w.PHP_EOL;
echo fread($fd[0],128);
echo "two\n";
[root@dada unix_socket]#
命名Unix域【本地域】套接字
stream_socket_pair() 可以创建一对相互连接的套接字，但是每个套接字没有名字，在无关进程中也是无法使用它们。所以要想和其他进程进行通信，就需要定一个众所周知的名字。即类似于消息队列那样的操作，创建一个特殊的文件作为地址，让其他进程通过连接地址找到服务进程
要创建命名Unix域套接字需要使用两个 socket_* 的扩展函数中的 socket_create() 与 socket_bind(),我们挨个来介绍
//创建并返回一个Socket实例，也称为通信端点。典型的网络连接由2个套接字组成，一个执行客户端角色，另一个执行服务器角色
socket_create(int $domain, int $type, int $protocol): Socket|false
三个参数分别代表：
- domain 参数用来指定协议族，比如 STREAM_PF_INET 用于 IPV4、STREAM_PF_INET6 用于 IPV6、STREAM_PF_UNIX 用于本机；
- type 参数用来指定通信特性，比如 STREAM_SOCK_STREAM 表示的是字节流，对应 TCP、STREAM_SOCK_DGRAM 表示的是数据报，对应 UDP、STREAM_SOCK_RAW 表示的是原始套接字；
- protocal 参数原本是用来指定通信协议的，但现在基本废弃。因为协议已经通过前面两个参数指定完成，protocol 目前一般写成 0 即可；
//将$address中给出的名称绑定到socket描述的套接字
socket_bind(Socket $socket, string $address, int $port = 0): bool
三个参数分别代表：
- 填写 socket_create() 函数创建的sock 套接字
- address 参数用来当我们将一个地址绑定到一个Unix域套接字时使用
- port 这个参数用于绑定端口，只有ipv4,ipv6域才有用也就是跨网络通信时使用
平常使用到的命名Unix 域套接字
我们讲过命名的Unix 域套接字会创建一个绑定地址的 Socket 类型的文件，一般名字以 .sock 结尾，我们平常使用的mysql ,php-fpm 都有使用 .sock 文件通信
创建命名Unix 域套接字
//定义一个sock 文件名
$sock_file = "sock_file.sock";
// 创建一个sock本地域套接字
$sock = socket_create(STREAM_PF_UNIX,STREAM_SOCK_STREAM,0);
// 将套接字绑定到文件上
socket_bind($sock,$sock_file);
执行脚本我们获得了一个socket 类型的文件 sock_file.sock 它与 mysql.sock 类型相同
编写Unix 域 tcp 类型进程通信案例
1.1 编写一个服务端与客户端通信案例，服务端监听客户端连接，读取客户端发送过来的数据，并把数据在发送回客户端
servers 端
//随意定义一个文件名，有没有.sock 后缀都行
$sock_file = "sock_file.sock";
// 创建一个sock本地域套接字
$sock = socket_create(STREAM_PF_UNIX,STREAM_SOCK_STREAM,0);
// 将套接字绑定到文件上
socket_bind($sock,$sock_file);
// 监听套接字上的连接
socket_listen($sock,4);
//接受套接字上的连接 , 客户端发送连接请求，一旦成功连接，将返回一个新的Socket实例，可以使用这个socket 实例与客户端通信，如果没有客户端连接过来，服务端将阻塞在该函数上
$connfd = socket_accept($sock);
if($connfd){
fprintf(STDOUT,"监听到客户端连接\n");
while(1){
// 读取客户端过来的数据，如果客户端没有发送数据，将阻塞在该函数上
$data = socket_read($connfd,1024);
if($data){
fprintf(STDOUT,"收到客户端数据：%s\n",$data);
// 向客户端写入接收到的数据
socket_write($connfd,$data,strlen($data));
}
// 当收到数据为 quit 结束服务端进程
if(strncasecmp($data,"quit",4) == 0){
break;
}
}
}
// 关闭服务端 sock 实例
socket_close($sock);
// 关闭客户端连接sock 实例
socket_close($connfd);
clients 端
//需要与服务端使用同一个sock 文件
$sock_file = "sock_file.sock";
//创建一个sock本地域套接字,
$sock = socket_create(STREAM_PF_UNIX,STREAM_SOCK_STREAM,0);
// 在套接字上发起连接，连接服务端
if(socket_connect($sock,$sock_file)){
$pid = pcntl_fork();// fork 子进程
if($pid ==0){
// 子进程负责接收服务端发来的数据
while(1){
// 从连接的套接字接收数据
$len = socket_recv($sock,$data,1024,0);
if($len){
fprintf(STDOUT,"收到服务端发来数据：%s\n",$data);
}
// 接收数据为quit则退出循环，进程退出
if(strncasecmp(trim($data),"quit",4) == 0){
break;
}
}
exit(0);
}
// 父进程负责发送数据给服务端
while(1){
// 接收终端输入的数据
$data = fread(STDIN,1024);
if($data){
fprintf(STDOUT,"发送数据给服务端：%s\n",$data);
// 发送数据给服务端
socket_send($sock,$data,strlen($data),0);
}
// 接收数据为quit则退出循环，进程退出
if(strncasecmp(trim($data),"quit",4) == 0){
break;
}
}
}
// 关闭客户端 sock 实例
socket_close($sock);
// 回收子进程，预防僵尸进程
$pid = pcntl_wait($status);
fprintf(STDOUT,"子进程退出pid=%s\n",$pid);
需要注意：已经绑定的sock 文件不能再次绑定，如果我们试图绑定同一地址，该文件已经存在，那么绑定请求就会失败，当关闭套接字时并不会自动删除该文件，所以必须确保在程序退出前，对文件执行连接解除操作。
再次运行server 端脚本文件 提示地址已在使用，要怎么解决呢？要么在程序退出前使用 unlink() 函数删除文件，要么 用rm
命令手动删除
编写Unix 域 udp 类型进程通信案例
Unix 域 udp 类型通信对于tcp 差异比较大，首先 upd 是没有连接概念的，其次 Unix 域 udp 套接字相互通信需要双向绑定，如果不理解，看下面例子
Unix 域 upd server 服务端
// 定义一个文件名
$server_file = "unix_server"; // 服务端
// 创建sock 文件
$sock = socket_create(AF_UNIX,SOCK_DGRAM,0);
// 将套接字绑定到文件上
socket_bind($sock,$server_file);
while(1){
// 读取客户端发来的数据
$len = socket_recvfrom($sock,$buf,1024,0,$unixclientFile);
if($len){
fprintf(STDOUT,"发送数据：%s, client_file=%s\n",$buf,$unixclientFile);
// 发送数据到客户端，使用$unixclientFile 客户端绑定的sock 文件，发送数据
socket_sendto($sock,$buf,strlen($buf),0,$unixclientFile);
}
// 接收数据为quit则退出循环，进程退出
if(strncasecmp($buf,"quit",4) == 0){
break;
}
}
// 移除sock 实例
socket_close($sock);
//删除sock 文件 避免下次启动，提示文件占用错误
unlink($server_file);
Unix 域 upd client 客户端,
udp 客户端不像tcp 需要连接服务端，udp是无连接概念，只要绑定sock 文件就能相互通信
$server_file = 'unix_server';//服务端
$client_file = 'unix_clients';//客户端
// 创建sock 文件 AF_UNIX 表示 Unix 本地域 SOCK_DGRAM 表示 udp
$sock = socket_create(AF_UNIX,SOCK_DGRAM,0);
// 这里特别注意 ，udp 没有连接概念，而是直接绑定地址，为什么这里需要绑定呢？ 因为服务端想发数据到客户端，需要通过这个客户端绑定的sock 文件，不然无法发送
socket_bind($sock,$client_file);
$pid = pcntl_fork();
if($pid == 0){
// 子进程负责接收服务端发过来的数据
while(1){
// 接收 服务端发来数据
$len = socket_recvfrom($sock,$buf,1024,0,$unixserverFile);
if($len){
fprintf(STDOUT,"收到服务端数据：%s file = %s\n",$buf, $unixserverFile);
}
// 接收数据为quit则退出循环，子进程退出
if(strncasecmp($buf,"quit",4) == 0){
break;
}
}
exit(0);
}
if($pid){//父进程
while(1){
// 接收终端输入内容
$data = fread(STDIN,128);
if($data){
// 通过 $server_file 服务端绑定的sock 文件 发送数据到服务端
socket_sendto($sock,$data,strlen($data),0,$server_file);
}
if(strncasecmp($data,"quit",4) == 0){
break;
}
}
}
socket_close($sock);
$pid = pcntl_wait($status);
fprintf(STDOUT,"子进程退出pid=%s\n",$pid);
unlink($client_file);
结语
通过上面的学习，相信大家已经详细了解了在php 中如何使用 Unix 域套接字进行通信，上面一些函数中部分参数可能并没有详细讲解，如果不明白可以到php 官网查看文档，后期也会继续推出非常重要的网络套接字通信（网络编程）案例讲解，那时会更详细的说明每个函数参数的意思用法，敬请期待，拜拜！