linux本机进程间通信之UDS

news2024/10/7 10:18:18

本机进程间通信有很多方式，百度有太多的文章来介绍相关，大致有消息队列、共享内存、socket等、这里重点介绍下socket（套接字）的一种用法，一般情况下在socket是用于不同主机间的通信，但是当通信双方在同一台主机上该如何利用socket进行通信呢？

UDS:unix domain sokcet或者ipc套接字，含义在同一台机器不同进程进行通信的一种方式。

UDS中有效的套接字有以下三种,与我们经常用使用的套接字类型大体相同：

SOCK_STREAM（流协议）
SOCK_DGRAM（数据报）
SOCK_SEQPACKET 面向连接的序列数据包套接字，保留消息边界，并按照发送消息的顺序传递信息

基础概念

创建socket需要指定协议族和type信息

#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

#define UNIX_PATH_MAX    108  //大小为96~108

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

sokcet接口如下所示：

socket 函数的定义是下面这样子的：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>c
int socket（ int domain , int type , int protocol） ;

上面的接口中domain的含义是指定协议族，其取值范围是AF_UNIX,AF_LOCAL,AF_INET,PF_UNIX,PF_LOCAL,PF_INET，这些值的关系如下：

AF_UNIX=AF_LOCAL, PF_UNIX=PF_LOCAL, AF_LOCAL=PF_LOCAL, AF_INET=PF_INET.

#define PF_LOCAL	1	/* Local to host (pipes and file-domain).  */
#define PF_UNIX		PF_LOCAL /* POSIX name for PF_LOCAL.  */
#define PF_FILE		PF_LOCAL /* Another non-standard name for PF_LOCAL.  */
#define PF_INET		2	/* IP protocol family.  */

#define AF_LOCAL	PF_LOCAL
#define AF_UNIX		PF_UNIX
#define AF_FILE		PF_FILE
#define AF_INET		PF_INET

从上可以看出AF_UNIX与AF_LOCAL是一回事。

type参数的含义是socket类型，其取值范围是SOCK_STREAM（流媒体协议类型） SOCK_DGRAM（数据报类型）SOCK_RAW（原始类型）常用的就是这三种。

protocol类型参数一般用不到。这里不过多赘述。

本机进程间通信socket实现

上面进行了对创建socket进行了简要的介绍，其中domain参数进行了介绍。不知大家注意到没有，我们进行网络通信时经常用到的是AF_INET，采用该协议族创建的socket进行数据收发时就会进入网络协议栈，即数据需要进行tcp层 ip层物理层等。还有另外一个宏AF_UNIX，这个宏应用的比较少，但是这个宏就是用来解决socket本机通信而出现的，这也是本章内容重点。

AF_INET数据收发示意图

AF_UNIX数据收发流程图

通过上面的两幅图可以很明显的看出这二者不同的协议族之间的区别。

一句话：

AF_INET协议族下数据收发需要经过协议栈，该协议族的使用场景重要是针对不同主机之间进程间通信

AF_UNIX协议族下数据收发无需进入协议栈，数据将直接通过发送方socket的内核缓冲区直接拷贝到接收方socket的内核缓冲区。该协议族的使用场景是针对同一台主机不同进程间通信。例如fdbus甚至是opendds同一台主机间通信

AF_UNIX使用与AF_INET使用的不同点

这二者使用方法大体相同，只是绑定的时候这二者使用的结构体不同。

创建socket

fd = socket(AF_UNIX,SOCK_STREAM,0);  //创建本地域socket
fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);  //创建网络域socket

bind接口使用的结构不一致，AF_INET使用的结构是sockaddr_in（指定ip和端口号），而AF_UNIX使用的结构体是sockaddr_un（指定路径名），代码实例如下所示：

struct sockaddr_un // <sys/un.h>
{
sa_family_t sun_family;
char sun_path[108]; // 套接字文件的路径
};

   struct sockaddr_un sun;
   bzero(&sun,sizeof(sun));

   sun.sun_family = AF_LOCAL;
	
   strncpy(sun.sun_path,UNIX_DOMAIN_FILE,strlen(UNIX_DOMAIN_FILE));
   /* 2.2 绑定*/
   if(bind(fd,(struct sockaddr *)&sun,sizeof(sun)))
   {
        perror("bind");
        goto _error1;
   }

AF_INET bind的使用方法

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
 
int main(int argc,char *argv[])
{
  if (argc!=2)
  {
    printf("Using:./server port\nExample:./server 5005\n\n"); return -1;
  }
 
  // 第1步：创建服务端的socket。
  int listenfd;
  if ( (listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1) { perror("socket"); return -1; }
 
  // 第2步：把服务端用于通信的地址和端口绑定到socket上。
  struct sockaddr_in servaddr;    // 服务端地址信息的数据结构。
  memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));
  servaddr.sin_family = AF_INET;  // 协议族，在socket编程中只能是AF_INET。
  servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);          // 任意ip地址。
  //servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.190.134"); // 指定ip地址。
  servaddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));  // 指定通信端口。
  if (bind(listenfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr)) != 0 )
  { perror("bind"); close(listenfd); return -1; }
 
  // 第3步：把socket设置为监听模式。
  if (listen(listenfd,5) != 0 ) { perror("listen"); close(listenfd); return -1; }
 
  // 第4步：接受客户端的连接。
  int  clientfd;                  // 客户端的socket。
  int  socklen=sizeof(struct sockaddr_in); // struct sockaddr_in的大小
  struct sockaddr_in clientaddr;  // 客户端的地址信息。
  clientfd=accept(listenfd,(struct sockaddr *)&clientaddr,(socklen_t*)&socklen);
  printf("客户端（%s）已连接。\n",inet_ntoa(clientaddr.sin_addr));
 
  // 第5步：与客户端通信，接收客户端发过来的报文后，回复ok。
  char buffer[1024];
  while (1)
  {
    int iret;
    memset(buffer,0,sizeof(buffer));
    if ( (iret=recv(clientfd,buffer,sizeof(buffer),0))<=0) // 接收客户端的请求报文。
    {
       printf("iret=%d\n",iret); break;  
    }
    printf("接收：%s\n",buffer);
 
    strcpy(buffer,"ok");
    if ( (iret=send(clientfd,buffer,strlen(buffer),0))<=0) // 向客户端发送响应结果。
    { perror("send"); break; }
    printf("发送：%s\n",buffer);
  }
 
  // 第6步：关闭socket，释放资源。
  close(listenfd); close(clientfd);
}

通过代码也可以看出accep的结构也有区别，同样是AF_INET使用的是sockaddr_in；AF_UNIX使用的是sockaddr_un。其它接口如果有类似的情况的请参考accept和bind接口使用方法。