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Linux进程间通信方式--本地socket

分类： LINUX

2014-01-05 21:32:20

先上一个代码

服务端：


[cpp] view plaincopyprint?
  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_path)-1);  
  28.     unlink(UNIX_DOMAIN);  
  29.     //bind sockfd & addr   
  30.     ret=bind(listen_fd,(struct sockaddr*)&srv_addr,sizeof(srv_addr));  
  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 plaincopyprint?
  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(srv_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 plaincopyprint?
  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 plaincopyprint?
  1. #define SERVER_NAME @socket_server  

[cpp] view plaincopyprint?
  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 plaincopyprint?
  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。
转载自：http://blog.csdn.net/shanzhizi/article/details/16882087

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