Linux處理序間通訊方式--本地socket__Linux

先上一個代碼

服務端：

//s_unix.c#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <sys/un.h> #define UNIX_DOMAIN "/tmp/UNIX.domain"int main(void){    socklen_t clt_addr_len;    int listen_fd;    int com_fd;    int ret;    int i;    static char recv_buf[1024];     int len;    struct sockaddr_un clt_addr;    struct sockaddr_un srv_addr;    listen_fd=socket(PF_UNIX,SOCK_STREAM,0);    if(listen_fd<0)    {        perror("cannot create communication socket");        return 1;    }          //set server addr_param    srv_addr.sun_family=AF_UNIX;    strncpy(srv_addr.sun_path,UNIX_DOMAIN,sizeof(srv_addr.sun_path)-1);    unlink(UNIX_DOMAIN);    //bind sockfd & addr    ret=bind(listen_fd,(struct sockaddr*)&srv_addr,sizeof(srv_addr));    if(ret==-1)    {        perror("cannot bind server socket");        close(listen_fd);        unlink(UNIX_DOMAIN);        return 1;    }    //listen sockfd     ret=listen(listen_fd,1);    if(ret==-1)    {        perror("cannot listen the client connect request");        close(listen_fd);        unlink(UNIX_DOMAIN);        return 1;    }    //have connect request use accept    len=sizeof(clt_addr);    com_fd=accept(listen_fd,(struct sockaddr*)&clt_addr,&len);    if(com_fd<0)    {        perror("cannot accept client connect request");        close(listen_fd);        unlink(UNIX_DOMAIN);        return 1;    }    //read and printf sent client info    printf("/n=====info=====/n");    for(i=0;i<4;i++)    {        memset(recv_buf,0,1024);        int num=read(com_fd,recv_buf,sizeof(recv_buf));        printf("Message from client (%d)) :%s/n",num,recv_buf);      }    close(com_fd);    close(listen_fd);    unlink(UNIX_DOMAIN);    return 0;}

用戶端：

//c_unix.c#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <sys/un.h>#define UNIX_DOMAIN "/tmp/UNIX.domain"int main(void){    int connect_fd;    int ret;    char snd_buf[1024];    int i;    static struct sockaddr_un srv_addr;//creat unix socket    connect_fd=socket(PF_UNIX,SOCK_STREAM,0);    if(connect_fd<0)    {        perror("cannot create communication socket");        return 1;    }       srv_addr.sun_family=AF_UNIX;    strcpy(srv_addr.sun_path,UNIX_DOMAIN);//connect server    ret=connect(connect_fd,(struct sockaddr*)&srv_addr,sizeof(srv_addr));    if(ret==-1)    {        perror("cannot connect to the server");        close(connect_fd);        return 1;    }    memset(snd_buf,0,1024);    strcpy(snd_buf,"message from client");//send info server    for(i=0;i<4;i++)        write(connect_fd,snd_buf,sizeof(snd_buf));    close(connect_fd);    return 0;}

使用通訊端除了可以實現網路間不同主機間的通訊外，還可以實現同一主機的不同進程間的通訊，且建立的通訊是雙向的通訊。socket進程通訊與網路通訊使用的是統一套介面，只是地址結構與某些參數不同。

一、建立socket流程

（1）建立socket，類型為AF_LOCAL或AF_UNIX，表示用於進程通訊：

建立通訊端需要使用 socket 系統調用，其原型如下：

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

其中，domain 參數指定協議族，對於本地通訊端來說，其值須被置為 AF_UNIX 枚舉值；type 參數指定通訊端類型，protocol 參數指定具體協議；type 參數可被設定為 SOCK_STREAM（流式通訊端）或 SOCK_DGRAM（資料報式通訊端），protocol 欄位應被設定為 0；其傳回值為產生的通訊端描述符。

對於本地通訊端來說，流式通訊端（SOCK_STREAM）是一個有順序的、可靠的雙向位元組流，相當於在本地進程之間建立起一條資料通道；資料報式通訊端（SOCK_DGRAM）相當於單純的發送訊息，在進程通訊過程中，理論上可能會有資訊丟失、複製或者不按先後次序到達的情況，但由於其在本地通訊，不通過外界網路，這些情況出現的機率很小。

二、命名socket。

SOCK_STREAM 式本地通訊端的通訊雙方均需要具有本地地址，其中伺服器端的本地地址需要明確指定，指定方法是使用 struct sockaddr_un 類型的變數。

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

這裡面有一個很關鍵的東西，socket進程通訊命名方式有兩種。一是普通的命名，socket會根據此命名建立一個同名的socket檔案，用戶端串連的時候通過讀取該socket檔案串連到socket服務端。這種方式的弊端是服務端必須對socket檔案的路徑具備寫入權限，用戶端必須知道socket檔案路徑，且必須對該路徑有讀許可權。

另外一種命名方式是抽象命名空間，這種方式不需要建立socket檔案，只需要命名一個全域名字，即可讓用戶端根據此名字進行串連。後者的實現過程與前者的差別是，後者在對地址結構成員sun_path數組賦值的時候，必須把第一個位元組置0，即sun_path[0] = 0，下面用代碼說明：

第一種方式：

//name the server socket server_addr.sun_family = AF_UNIX;strcpy(server_addr.sun_path,"/tmp/UNIX.domain");server_len = sizeof(struct sockaddr_un);client_len = server_len;

第二種方式：

#define SERVER_NAME @socket_server

 //name the socket    server_addr.sun_family = AF_UNIX;    strcpy(server_addr.sun_path, SERVER_NAME);    server_addr.sun_path[0]=0;    //server_len = sizeof(server_addr);    server_len = strlen(SERVER_NAME)  + offsetof(struct sockaddr_un, sun_path);

其中，offsetof函數在#include <stddef.h>標頭檔中定義。因第二種方式的首位元組置0，我們可以在命名字串SERVER_NAME前添加一個佔位字串，例如:

#define SERVER_NAME @socket_server  

前面的@符號就表示預留位置，不算為實際名稱。

提示：用戶端串連伺服器的時候，必須與服務端的命名方式相同，即如果服務端是普通命名方式，用戶端的地址也必須是普通命名方式；如果服務端是抽象命名方式，用戶端的地址也必須是抽象命名方式。

三、綁定

SOCK_STREAM 式本地通訊端的通訊雙方均需要具有本地地址，其中伺服器端的本地地址需要明確指定，指定方法是使用 struct sockaddr_un 類型的變數，將相應欄位賦值，再將其綁定在建立的伺服器通訊端上，綁定要使用 bind 系統調用，其原形如下：

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

其中 socket表示伺服器端的通訊端描述符，address 表示需要綁定的本地地址，是一個 struct sockaddr_un 類型的變數，address_len 表示該本地地址的位元組長度。實現伺服器端地址指定功能的代碼如下（假設伺服器端已經通過上文所述的 socket 系統調用建立了通訊端，server_sockfd 為其通訊端描述符）：
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));

用戶端的本地地址不用顯式指定，只需能串連到伺服器端即可，因此，用戶端的 struct sockaddr_un 類型變數需要根據伺服器的設定情況來設定，代碼如下（假設用戶端已經通過上文所述的 socket 系統調用建立了通訊端，client_sockfd 為其通訊端描述符）：
struct sockaddr_un client_address;
client_address.sun_family = AF_UNIX;
strcpy(client_address.sun_path, "Server Socket");

四、監聽
伺服器端通訊端建立完畢並賦予本地地址值（名稱，本例中為Server Socket）後，需要進行監聽，等待用戶端串連並處理請求，監聽使用 listen 系統調用，接受用戶端串連使用accept系統調用，它們的原形如下：
int listen(int socket, int backlog);
int accept(int socket, struct sockaddr *address, size_t *address_len);
其中 socket 表示伺服器端的通訊端描述符；backlog 表示排隊串連隊列的長度（若有多個用戶端同時串連，則需要進行排隊）；address 表示當前串連用戶端的本地地址，該參數為輸出參數，是用戶端傳遞過來的關於自身的資訊；address_len 表示當前串連用戶端本地地址的位元組長度，這個參數既是輸入參數，又是輸出參數。實現監聽、接受和處理的代碼如下：
#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)
}
這裡使用死迴圈的原因是伺服器是一個不斷提供服務的實體，它需要不間斷的進行監聽、接受並處理串連，本例中，每個串連只能進行串列處理，即一個串連處理完後，才能進行後續串連的處理。如果想要多個串連並發處理，則需要建立線程，將每個串連交給相應的線程並發處理。
用戶端通訊端建立完畢並賦予本地地址值後，需要串連到伺服器端進行通訊，讓伺服器端為其提供處理服務。對於 SOCK_STREAM 類型的流式通訊端，需要用戶端與伺服器之間進行串連方可使用。串連要使用 connect 系統調用，其原形為

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

其中socket為用戶端的通訊端描述符，address表示當前用戶端的本地地址，是一個 struct sockaddr_un 類型的變數，address_len 表示本地地址的位元組長度。實現串連的代碼如下：
connect(client_sockfd, (struct sockaddr*)&client_address, sizeof(client_address));
無論用戶端還是伺服器，都要和對方進行資料上的互動，這種互動也正是我們進程通訊的主題。一個進程扮演用戶端的角色，另外一個進程扮演伺服器的角色，兩個進程之間相互發送接收資料，這就是基於本地通訊端的進程通訊。發送和接收資料要使用 write 和 read 系統調用，它們的原形為：
int read(int socket, char *buffer, size_t len);
int write(int socket, char *buffer, size_t len);
其中 socket 為通訊端描述符；len 為需要發送或需要接收的資料長度；對於 read 系統調用，buffer 是用來存放接收資料的緩衝區，即接收來的資料存入其中，是一個輸出參數；對於 write 系統調用，buffer 用來存放需要發送出去的資料，即 buffer 內的資料被發送出去，是一個輸入參數；傳回值為已經發送或接收的資料長度。例如用戶端要發送一個 "Hello" 字串給伺服器，則代碼如下：
char buffer[10] = "Hello";
write(client_sockfd, buffer, strlen(buffer));
互動完成後，需要將串連斷開以節省資源，使用close系統調用，其原形為：
int close(int socket);
不多說了，直接使用，大家一定都會，呵呵。
上面所述的每個系統調用都有 -1 傳回值，在調用不成功時，它們均會返回 -1，這個特性可以使得我們用 if - else 或異常處理語句來處理錯誤，為我們提供了很大的方便。
SOCK_DGRAM 資料報式本地通訊端的應用場合很少，因為流式通訊端在本地的連線時間可以忽略，所以效率並沒有提高，而且發送接收都需要攜帶對方的本地地址，因此很少甚至幾乎不使用。
與本地通訊端相對應的是網路通訊端，可以用於在網路上傳送資料，換言之，可實現不同機器上的進程通訊過程。在 TCP/IP 協議中，IP 位址的首位元組為 127 即代表本地，因此本地通訊端通訊可以使用 IP 位址為 127.x.x.x 的網路通訊端來實現。