Linux进程间通信方式--本地socket

1.//s_unix.c

2.#include

3.#include

4.#include

5.#include

6.#define UNIX_DOMAIN "/tmp/UNIX.domain"

7.int main(void)

8.{

9. socklen_t clt_addr_len;

10. int listen_fd;

11. int com_fd;

12. int ret;

13. int i;

14. static char recv_buf[1024];

15. int len;

16. struct sockaddr_un clt_addr;

17. struct sockaddr_un srv_addr;

18. listen_fd=socket(PF_UNIX,SOCK_STREAM,0);

19. if(listen_fd<0)

20. {

21. perror("cannot create communication socket");

22. return 1;

23. }

24.

25. //set server addr_param

26. srv_addr.sun_family=AF_UNIX;

27. strncpy(srv_addr.sun_path,UNIX_DOMAIN,sizeof(srv_addr.sun_p

ath)-1);

28. unlink(UNIX_DOMAIN);

29. //bind sockfd & addr

30. ret=bind(listen_fd,(struct sockaddr*)&srv_addr,sizeof(srv_a

ddr));

31. if(ret==-1)

32. {

33. perror("cannot bind server socket");

34. close(listen_fd);

35. unlink(UNIX_DOMAIN);

36. return 1;

37. }

38. //listen sockfd

39. ret=listen(listen_fd,1);

40. if(ret==-1)

41. {

42. perror("cannot listen the client connect request");

43. close(listen_fd);

44. unlink(UNIX_DOMAIN);

45. return 1;

46. }

47. //have connect request use accept

48. len=sizeof(clt_addr);

49. com_fd=accept(listen_fd,(struct sockaddr*)&clt_addr,&len);

50. if(com_fd<0)

51. {

52. perror("cannot accept client connect request");

53. close(listen_fd);

54. unlink(UNIX_DOMAIN);

55. return 1;

56. }

57. //read and printf sent client info

58. printf("/n=====info=====/n");

59. for(i=0;i<4;i++)

60. {

61. memset(recv_buf,0,1024);

62. int num=read(com_fd,recv_buf,sizeof(recv_buf));

63. printf("Message from client (%d)) :%s/n",num,recv_buf);

64. }

65. close(com_fd);

66. close(listen_fd);

67. unlink(UNIX_DOMAIN);

68. return 0;

69.}

客户端：

[cpp]view plaincopy

1.//c_unix.c

2.#include

3.#include

4.#include

5.#include

6.#define UNIX_DOMAIN "/tmp/UNIX.domain"

7.int main(void)

8.{

9. int connect_fd;

10. int ret;

11. char snd_buf[1024];

12. int i;

13. static struct sockaddr_un srv_addr;

14.//creat unix socket

15. connect_fd=socket(PF_UNIX,SOCK_STREAM,0);

16. if(connect_fd<0)

17. {

18. perror("cannot create communication socket");

19. return 1;

20. }

21. srv_addr.sun_family=AF_UNIX;

22. strcpy(srv_addr.sun_path,UNIX_DOMAIN);

23.//connect server

24. ret=connect(connect_fd,(struct sockaddr*)&srv_addr,sizeof(s

rv_addr));

25. if(ret==-1)

26. {

27. perror("cannot connect to the server");

28. close(connect_fd);

29. return 1;

30. }

31. memset(snd_buf,0,1024);

32. strcpy(snd_buf,"message from client");

33.//send info server

34. for(i=0;i<4;i++)

35. write(connect_fd,snd_buf,sizeof(snd_buf));

36. close(connect_fd);

37. return 0;

38.}

使用套接字除了可以实现网络间不同主机间的通信外，还可以实现同一主机的不同进程间的通信，且建立的通信是双向的通信。socket进程通信与网络通信使用的是统一套接口，只是地址结构与某些参数不同。

一、创建socket流程

（1）创建socket，类型为AF_LOCAL或AF_UNIX，表示用于进程通信：

创建套接字需要使用 socket 系统调用，其原型如下：

int socket(int domain, int type, int protocol);

其中，domain 参数指定协议族，对于本地套接字来说，其值须被置为 AF_UNIX 枚举值；type 参数指定套接字类型，protocol 参数指定具体协议；type 参数可被设置为 SOCK_STREAM（流式套接字）或 SOCK_DGRAM（数据报式套接字），protocol 字段应被设置为 0；其返回值为生成的套接字描述符。

对于本地套接字来说，流式套接字（SOCK_STREAM）是一个有顺序的、可靠的双向字节流，相当于在本地进程之间建立起一条数据通道；数据报式套接字（SOCK_DGRAM）相当于单纯的发送消息，在进程通信过程中，理论上可能会有信息丢失、复制或者不按先后次序到达的情况，但由于其在本地通信，不通过外界网络，这些情况出现的概率很小。

二、命名socket。

SOCK_STREAM 式本地套接字的通信双方均需要具有本地地址，其中服务器端的本地地址需要明确指定，指定方法是使用 struct sockaddr_un 类型的变量。

struct sockaddr_un {

sa_family_t sun_family; /* AF_UNIX */

char sun_path[UNIX_PATH_MAX]; /* 路径名 */

};

这里面有一个很关键的东西，socket进程通信命名方式有两种。一是普通的命名，socket会根据此命名创建一个同名的socket文件，客户端连接的时候通过读取该socket文件连接到socket服务端。这种方式的弊端是服务端必须对socket文件的路径具备写权限，客户端必须知道 socket文件路径，且必须对该路径有读权限。

另外一种命名方式是抽象命名空间，这种方式不需要创建socket文件，只需要命名一个全局名字，即可让客户端根据此名字进行连接。后者的实现过程与前者的差别是，后者在对地址结构成员sun_path数组赋值的时候，必须把第一个字节置0，即sun_path[0] = 0，下面用代码说明：

第一种方式：

[cpp]view plaincopy

1.//name the server socket

2. server_addr.sun_family = AF_UNIX;

3. strcpy(server_addr.sun_path,"/tmp/UNIX.domain");

4. server_len = sizeof(struct sockaddr_un);

5. client_len = server_len;

第二种方式：

[cpp]view plaincopy

1.#define SERVER_NAME @socket_server

[cpp]view plaincopy

1.//name the socket

2. server_addr.sun_family = AF_UNIX;

3. strcpy(server_addr.sun_path, SERVER_NAME);

4. server_addr.sun_path[0]=0;

5. //server_len = sizeof(server_addr);

6. server_len = strlen(SERVER_NAME) + offsetof(struct sockaddr

_un, sun_path);

其中，offsetof函数在#include 头文件中定义。因第二种方式的首字节置0，我们可以在命名字符串SERVER_NAME前添加一个占位字符串，例如: [cpp]view plaincopy

1.#define SERVER_NAME @socket_server

前面的@符号就表示占位符，不算为实际名称。

提示：客户端连接服务器的时候，必须与服务端的命名方式相同，即如果服务端是普通命名方式，客户端的地址也必须是普通命名方式；如果服务端是抽象命名方式，客户端的地址也必须是抽象命名方式。

三、绑定

SOCK_STREAM 式本地套接字的通信双方均需要具有本地地址，其中服务器端的本地地址需要明确指定，指定方法是使用 struct sockaddr_un 类型的变量，将相

应字段赋值，再将其绑定在创建的服务器套接字上，绑定要使用 bind 系统调用，其原形如下：

int bind(int socket, const struct sockaddr *address, size_t address_len);

其中 socket表示服务器端的套接字描述符，address 表示需要绑定的本地地址，是一个 struct sockaddr_un 类型的变量，address_len 表示该本地地址的字节长度。实现服务器端地址指定功能的代码如下（假设服务器端已经通过上文所述的 socket 系统调用创建了套接字，server_sockfd 为其套接字描述符）：struct sockaddr_un server_address;

server_address.sun_family = AF_UNIX;

strcpy(server_address.sun_path, "Server Socket");

bind(server_sockfd, (struct sockaddr*)&server_address,

sizeof(server_address));

客户端的本地地址不用显式指定，只需能连接到服务器端即可，因此，客户端的struct sockaddr_un 类型变量需要根据服务器的设置情况来设置，代码如下（假设客户端已经通过上文所述的 socket 系统调用创建了套接字，client_sockfd 为其套接字描述符）：

struct sockaddr_un client_address;

client_address.sun_family = AF_UNIX;

strcpy(client_address.sun_path, "Server Socket");

四、监听

服务器端套接字创建完毕并赋予本地地址值（名称，本例中为Server Socket）后，需要进行监听，等待客户端连接并处理请求，监听使用 listen 系统调用，接受客户端连接使用accept系统调用，它们的原形如下：

int listen(int socket, int backlog);

int accept(int socket, struct sockaddr *address, size_t *address_len); 其中 socket 表示服务器端的套接字描述符；backlog 表示排队连接队列的长度（若有多个客户端同时连接，则需要进行排队）；address 表示当前连接客户端的本地地址，该参数为输出参数，是客户端传递过来的关于自身的信息；address_len 表示当前连接客户端本地地址的字节长度，这个参数既是输入参数，又是输出参数。实现监听、接受和处理的代码如下：

#define MAX_CONNECTION_NUMBER 10

int server_client_length, server_client_sockfd;

struct sockaddr_un server_client_address;

listen(server_sockfd, MAX_CONNECTION_NUMBER);

while(1)

{

// ...... (some process code)

server_client_length ＝sizeof(server_client_address);

server_client_sockfd = accept(server_sockfd, (struct sockaddr*)＆server_client_address, &server_client_length);

// ...... (some process code)

}

这里使用死循环的原因是服务器是一个不断提供服务的实体，它需要不间断的进行监听、接受并处理连接，本例中，每个连接只能进行串行处理，即一个连接处理完后，才能进行后续连接的处理。如果想要多个连接并发处理，则需要创建线程，将每个连接交给相应的线程并发处理。

客户端套接字创建完毕并赋予本地地址值后，需要连接到服务器端进行通信，让服务器端为其提供处理服务。对于 SOCK_STREAM 类型的流式套接字，需要客户端与服务器之间进行连接方可使用。连接要使用 connect 系统调用，其原形为

int connect(int socket, const struct sockaddr *address, size_t address_len);

其中socket为客户端的套接字描述符，address表示当前客户端的本地地址，是一个 struct sockaddr_un 类型的变量，address_len 表示本地地址的字节长度。实现连接的代码如下：

connect(client_sockfd, (struct sockaddr*)&client_address,

sizeof(client_address));

无论客户端还是服务器，都要和对方进行数据上的交互，这种交互也正是我们进程通信的主题。一个进程扮演客户端的角色，另外一个进程扮演服务器的角色，两个进程之间相互发送接收数据，这就是基于本地套接字的进程通信。发送和接收数据要使用 write 和 read 系统调用，它们的原形为：

int read(int socket, char *buffer, size_t len);

int write(int socket, char *buffer, size_t len);

其中 socket 为套接字描述符；len 为需要发送或需要接收的数据长度；对于read 系统调用，buffer 是用来存放接收数据的缓冲区，即接收来的数据存入其中，是一个输出参数；对于 write 系统调用，buffer 用来存放需要发送出去的数据，即 buffer 内的数据被发送出去，是一个输入参数；返回值为已经发送或接收的数据长度。例如客户端要发送一个 "Hello" 字符串给服务器，则代码如下：

char buffer[10] = "Hello";

write(client_sockfd, buffer, strlen(buffer));

交互完成后，需要将连接断开以节省资源，使用close系统调用，其原形为：int close(int socket);

不多说了，直接使用，大家一定都会，呵呵！

上面所述的每个系统调用都有 -1 返回值，在调用不成功时，它们均会返回 -1，这个特性可以使得我们用 if - else 或异常处理语句来处理错误，为我们提供了很大的方便。

SOCK_DGRAM 数据报式本地套接字的应用场合很少，因为流式套接字在本地的连接时间可以忽略，所以效率并没有提高，而且发送接收都需要携带对方的本地地

址，因此很少甚至几乎不使用。

与本地套接字相对应的是网络套接字，可以用于在网络上传送数据，换言之，可实现不同机器上的进程通信过程。在 TCP/IP 协议中，IP 地址的首字节为 127 即代表本地，因此本地套接字通信可以使用 IP 地址为 127.x.x.x 的网络套接字来实现。