UNIX域套接字（Unix Domain Sockets, UDS）的两种接口

news2025/4/16 5:51:23

- 1. 流式套接字（SOCK_STREAM）
- - 特点
  - 类比
  - 典型使用场景
  - 代码示例（伪代码）
- 2. 数据报套接字（SOCK_DGRAM）
- - 特点
  - 类比
  - 典型使用场景
  - 代码示例（伪代码）
- 3. 两者的核心区别对比
- 4. 为什么 UNIX 域套接字的数据报是“不可靠”的？
- 5. 如何选择？
- 6. 补充：文件描述符传递（仅流式套接字支持）
- 总结

1. 流式套接字（SOCK_STREAM）

特点

面向连接：在通信前需要建立一个“连接”，类似于打电话前需要拨通电话。
可靠传输：数据不会丢失、重复或乱序，内核会确保数据按顺序到达。
字节流（Byte Stream）：数据以连续的字节流形式传输，没有消息边界。例如，发送方发送的3条消息可能被接收方一次性读取为一个长字节流，需要应用程序自行解析分隔。
全双工：支持双向通信，双方可以同时发送和接收数据。

类比

类似 TCP 协议：因为 TCP 也是面向连接、可靠、字节流的。
比如：两个人通过电话聊天，通话过程中不会丢失任何一句话，且按顺序接收。

典型使用场景

数据库通信：例如 MySQL 使用 UDS 流式套接字与客户端通信，确保 SQL 查询和结果的可靠性。
进程间长连接服务：如 Web 服务器与后端服务的稳定通信。

代码示例（伪代码）

// 创建流式套接字（SOCK_STREAM）
int sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);

// 服务器端需要绑定地址并监听
bind(sockfd, &address, sizeof(address));
listen(sockfd, 5);
int client_sock = accept(sockfd, ...);  // 建立连接后获得客户端套接字

// 客户端需要主动连接
connect(sockfd, &server_address, sizeof(server_address));
send(client_sock, "Hello", 5, 0);      // 发送数据流

2. 数据报套接字（SOCK_DGRAM）

特点

无连接：不需要预先建立连接，直接发送数据，类似于寄信。
不可靠传输：数据可能丢失、重复或乱序，内核不保证送达。
消息边界（Message-Oriented）：每条消息是独立的，接收方能识别每条消息的边界。例如，发送3条消息，接收方会收到3次独立的数据包。
全双工：同样支持双向通信，但每次通信是独立的消息。

类比

类似 UDP 协议：因为 UDP 也是无连接、不可靠、基于消息的。
比如：寄三封信给朋友，可能其中一封信丢失，或者收到顺序被打乱。

典型使用场景

日志记录系统：可以容忍少量日志丢失，但需要快速发送。
实时性要求高的场景：例如游戏服务器的简单状态更新，避免因重传延迟。

代码示例（伪代码）

// 创建数据报套接字（SOCK_DGRAM）
int sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_DGRAM, 0);

// 服务器端绑定地址即可，无需监听和 accept
bind(sockfd, &server_address, sizeof(server_address));

// 客户端无需 connect，可以直接发送（但通常先 bind 自己的地址）
sendto(sockfd, "Hello", 5, 0, &server_address, sizeof(server_address));

// 接收数据时需要指定接收缓冲区和地址
recvfrom(sockfd, buffer, 1024, 0, &client_address, &addr_len);

3. 两者的核心区别对比

特性	流式套接字（SOCK_STREAM）	数据报套接字（SOCK_DGRAM）
连接方式	面向连接（需先建立连接）	无连接（直接发送数据）
可靠性	可靠（数据不丢失、不重复、不乱序）	不可靠（可能丢失、重复、乱序）
数据传输形式	字节流（无消息边界）	消息（有消息边界，每条独立）
速度	略慢（需维护连接状态）	更快（无需维护连接）
是否需要 bind	服务端必须 bind，客户端可选	客户端和服务器都需要 bind 地址
典型协议类比	TCP	UDP

4. 为什么 UNIX 域套接字的数据报是“不可靠”的？

虽然 UNIX 域套接字在本地通信，但 数据报模式（SOCK_DGRAM）仍然是不可靠的。原因如下：

设计一致性：为了与 UDP 的行为保持一致，方便跨网络和本地套接字的代码迁移。
内核实现：虽然本地传输的可靠性很高，但内核不会主动保证数据报的送达，例如：
- 如果接收方未准备好（如未调用 recv），可能会丢弃数据。
- 内存不足时可能导致数据丢失。

5. 如何选择？

选流式套接字（SOCK_STREAM）如果：
- 需要可靠传输（如金融交易、数据库操作）。
- 需要保持数据顺序。
- 需要长连接，减少重复建立连接的开销。
选数据报套接字（SOCK_DGRAM）如果：
- 速度比可靠性更重要（如实时游戏、日志传输）。
- 每条消息是独立的，可以容忍少量丢失。
- 需要无连接的简单通信（如偶尔发送指令）。