socket API原本是為網絡通訊設計的，但后來在socket的框架上發展出一種IPC機制，就是UNIX Domain Socket。雖然網絡socket也可用于同一臺主機的進程間通訊（通過loopback地址127.0.0.1），但是UNIX Domain Socket用于IPC更有效率：不需要經過網絡協議棧，不需要打包拆包、計算校驗和、維護序號和應答等，只是將應用層數據從一個進程拷貝到另一個進程。這是因為，IPC機制本質上是可靠的通訊，而網絡協議是為不可靠的通訊設計的。UNIX Domain Socket也提供面向流和面向數據包兩種API接口，類似于TCP和UDP，但是面向消息的UNIX Domain Socket也是可靠的，消息既不會丟失也不會順序錯亂。

UNIX Domain Socket是全雙工的，API接口語義豐富，相比其它IPC機制有明顯的優越性，目前已成為使用最廣泛的IPC機制，比如X Window服務器和GUI程序之間就是通過UNIX Domain Socket通訊的。

使用UNIX Domain Socket的過程和網絡socket十分相似，也要先調用socket()創建一個socket文件描述符，address family指定為AF_UNIX，type可以選擇SOCK_DGRAM或SOCK_STREAM，protocol參數仍然指定為0即可。

UNIX Domain Socket與網絡socket編程最明顯的不同在于地址格式不同，用結構體sockaddr_un表示，網絡編程的socket地址是IP地址加端口號，而UNIX Domain Socket的地址是一個socket類型的文件在文件系統中的路徑，這個socket文件由bind()調用創建，如果調用bind()時該文件已存在，則bind()錯誤返回。

以下程序將UNIX Domain socket綁定到一個地址。

#include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <stddef.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/un.h> int main(void) { int fd, size; struct sockaddr_un un; memset(&un, 0, sizeof(un)); un.sun_family = AF_UNIX; strcpy(un.sun_path, "foo.socket"); if ((fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) < 0) { perror("socket error"); exit(1); } size = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(un.sun_path); if (bind(fd, (struct sockaddr *)&un, size) < 0) { perror("bind error"); exit(1); } printf("UNIX domain socket bound/n"); exit(0); }

注意程序中的offsetof宏，它在stddef.h頭文件中定義：

#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((int)&((TYPE *)0)->MEMBER)

offsetof(struct sockaddr_un, sun_path)就是取sockaddr_un結構體的sun_path成員在結構體中的偏移，也就是從結構體的第幾個字節開始是sun_path成員。想一想，這個宏是如何實現這一功能的？(先將TYPE類型的指針首地址設為0，然后取MEMBER成員的地址就是該成員在TYPE中的偏移數。)

該程序的運行結果如下。

$ ./a.out UNIX domain socket bound $ ls -l foo.socket srwxrwxr-x 1 user 0 Aug 22 12:43 foo.socket $ ./a.out bind error: Address already in use $ rm foo.socket $ ./a.out UNIX domain socket bound

以下是服務器的listen模塊，與網絡socket編程類似，在bind之后要listen，表示通過bind的地址（也就是socket文件）提供服務。

#include <stddef.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/un.h> #include <errno.h> #define QLEN 10 /* * Create a server endpoint of a connection. * Returns fd if all OK, <0 on error. */ int serv_listen(const char *name) { int fd, len, err, rval; struct sockaddr_un un; /* create a UNIX domain stream socket */ if ((fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) < 0) return(-1); unlink(name); /* in case it already exists */ /* fill in socket address structure */ memset(&un, 0, sizeof(un)); un.sun_family = AF_UNIX; strcpy(un.sun_path, name); len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(name); /* bind the name to the descriptor */ if (bind(fd, (struct sockaddr *)&un, len) < 0) { rval = -2; goto errout; } if (listen(fd, QLEN) < 0) { /* tell kernel we're a server */ rval = -3; goto errout; } return(fd); errout: err = errno; close(fd); errno = err; return(rval); }

以下是服務器的accept模塊，通過accept得到客戶端地址也應該是一個socket文件，如果不是socket文件就返回錯誤碼，如果是socket文件，在建立連接后這個文件就沒有用了，調用unlink把它刪掉，通過傳出參數uidptr返回客戶端程序的user id。

#include <stddef.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/un.h> #include <errno.h> int serv_accept(int listenfd, uid_t *uidptr) { int clifd, len, err, rval; time_t staletime; struct sockaddr_un un; struct stat statbuf; len = sizeof(un); if ((clifd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&un, &len)) < 0) return(-1); /* often errno=EINTR, if signal caught */ /* obtain the client's uid from its calling address */ len -= offsetof(struct sockaddr_un, sun_path); /* len of pathname */ un.sun_path[len] = 0; /* null terminate */ if (stat(un.sun_path, &statbuf) < 0) { rval = -2; goto errout; } if (S_ISSOCK(statbuf.st_mode) == 0) { rval = -3; /* not a socket */ goto errout; } if (uidptr != NULL) *uidptr = statbuf.st_uid; /* return uid of caller */ unlink(un.sun_path); /* we're done with pathname now */ return(clifd); errout: err = errno; close(clifd); errno = err; return(rval); }

以下是客戶端的connect模塊，與網絡socket編程不同的是，UNIX Domain Socket客戶端一般要顯式調用bind函數，而不依賴系統自動分配的地址。客戶端bind一個自己指定的socket文件名的好處是，該文件名可以包含客戶端的pid以便服務器區分不同的客戶端。

#include <stdio.h> #include <stddef.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/un.h> #include <errno.h> #define CLI_PATH "/var/tmp/" /* +5 for pid = 14 chars */ /* * Create a client endpoint and connect to a server. * Returns fd if all OK, <0 on error. */ int cli_conn(const char *name) { int fd, len, err, rval; struct sockaddr_un un; /* create a UNIX domain stream socket */ if ((fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) < 0) return(-1); /* fill socket address structure with our address */ memset(&un, 0, sizeof(un)); un.sun_family = AF_UNIX; sprintf(un.sun_path, "%s%05d", CLI_PATH, getpid()); len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(un.sun_path); unlink(un.sun_path); /* in case it already exists */ if (bind(fd, (struct sockaddr *)&un, len) < 0) { rval = -2; goto errout; } /* fill socket address structure with server's address */ memset(&un, 0, sizeof(un)); un.sun_family = AF_UNIX; strcpy(un.sun_path, name); len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(name); if (connect(fd, (struct sockaddr *)&un, len) < 0) { rval = -4; goto errout; } return(fd); errout: err = errno; close(fd); errno = err; return(rval); }

總結

以上是生活随笔為你收集整理的unix网络编程之UNIX Domain Socket IPC (sockaddr_un )的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。