unix域套接字（socketpair )通信|socketpair和pipe的区别

2020-12-25 10:13:34

socketpair机制

描述

先看下传统的CS模型，如下:

总是一方发起请求，等待另一方回应。当一次传输完成之后，client端发起新的请求之后，server端才作出回应。那如何才能做到双向通信？一种解决办法就是client端即使client，又是server，server端即使client也是server，如下：

但是上述方面比较复杂，这时候就引入要分析的socketpair了。

socketpair用于创建一对相互连接的unnamed socket。而pipe系统调用使用创建的pipe也是相互连接的unnamed pipe(无名管道)。而pipe和socketpair创建的描述符之间的区别就是: pipe创建的描述符一端只能用于读，一端用于写，而socketpair创建的描述符任意一端既可以读也可以写。

原理

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <pthread.h>#define SOCKET_BUFFER_SIZE      (32768U)void *thread_function(void *arg)
{int len = 0;int fd  = *((int*)(arg));char buf[500];int cnt = 0;/*主线程*/while(1){        /*向main thread线程发送数据*/len = sprintf(buf, "Hi, main process, cnt = %d", cnt++);write(fd, buf, len);/*读数据*/len = read(fd, buf, 500);buf[len]='\0';printf("%s\n",buf);sleep(5);    } return NULL;
}int main()
{int ret;int sockets[2];int bufferSize = SOCKET_BUFFER_SIZE;pthread_t thread;ret = socketpair(AF_UNIX, SOCK_SEQPACKET, 0, sockets);if(ret == -1){printf("socketpair create error!\n");return -1;}/*设置socket描述符的选项*/setsockopt(sockets[0], SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &bufferSize, sizeof(bufferSize));setsockopt(sockets[0], SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &bufferSize, sizeof(bufferSize));setsockopt(sockets[1], SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &bufferSize, sizeof(bufferSize));setsockopt(sockets[1], SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &bufferSize, sizeof(bufferSize));/*创建线程1*/pthread_create(&thread, NULL, thread_function, (void*)(&sockets[1]));int len = 0;int fd  = sockets[0];char buf[500];int cnt = 0;/*主线程*/while(1){/*读数据*/len = read(fd, buf, 500);buf[len]='\0';printf("%s\n",buf);/*项thread线程发送数据*/len = sprintf(buf, "Hi, thread process, cnt = %d", cnt++);write(fd, buf, len);}return 0;
}

测试结果：

1. 编译代码

gcc socketpair.c -o socketpair -lpthread

2. 运行，查看结果

test$ ./socketpairHi, main process, cnt = 0Hi, thread process, cnt = 0Hi, main process, cnt = 1Hi, thread process, cnt = 1Hi, main process, cnt = 2Hi, thread process, cnt = 2

注意: socketpair创建的只适用于父子进程或者线程间通信，不能用于两个进程之间通信。如果要实现两个进程之间的双向通信，则需要将socketpair创建的一个描述符fd发送给另一个进程，这相当于两个两个不同的进程访问同一个文件。

socketpair和pipe的区别

(原文：进程通信：管道（pipe）和socketpair区别_funpig的博客-CSDN博客_socketpair和pipe）

管道pipe是半双工的，pipe两次才能实现全双工，使得代码复杂。socketpair直接就可以实现全双工。

socketpair对两个文件描述符中的任何一个都可读和可写，而pipe是一个读，一个写。

详间代码：

一：pipe实现父子进程全双工通信：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>int main ()
{int fd1[2],fd2[2];pipe(fd1);pipe(fd2);if ( fork() ) {/* Parent process: echo client */int val = 0;close( fd1[0] );close(fd2[1]);while ( 1 ) {sleep( 1 );++val;printf( "parent Sending data: %d\n", val );write( fd1[1], &val, sizeof(val) );read( fd2[0], &val, sizeof(val) );printf( "parent Data received: %d\n", val );}}else {/* Child process: echo server */int val ;close( fd1[1] );close(fd2[0]);while ( 1 ) {read( fd1[0], &val, sizeof(val) );printf( "son Data received: %d\n", val );++val;write( fd2[1], &val, sizeof(val) );printf( "son send received: %d\n", val );}}
}

输出结果：parent Sending data: 1
son Data received: 1
son send received: 2
parent Data received: 2
parent Sending data: 3
son Data received: 3
son send received: 4

parent Data received: 4

一：soketpair实现父子进程全双工通信：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>int main ()
{int fd[2];int r = socketpair( AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, fd );if ( r < 0 ) {perror( "socketpair()" );exit( 1 );}   if ( fork() ) {/* Parent process: echo client */int val = 0;close( fd[1] );while ( 1 ) {sleep( 1 );++val;printf( "parent Sending data: %d\n", val );write( fd[0], &val, sizeof(val) );read( fd[0], &val, sizeof(val) );printf( "parent Data received: %d\n", val );}}else {/* Child process: echo server */int val ;close( fd[0] );while ( 1 ) {read( fd[1], &val, sizeof(val) );printf( "son Data received: %d\n", val );++val;write( fd[1], &val, sizeof(val) );printf( "son send received: %d\n", val );}}
}

输出结果：parent Sending data: 1
son Data received: 1
son send received: 2
parent Data received: 2
parent Sending data: 3
son Data received: 3
son send received: 4

parent Data received: 4

更多使用实例：《socketpair的用法和理解》socketpair的用法和理解_JohnWill_的博客-CSDN博客_socketpair

进程间通信-Unix domain socket

2020-04-24 19:24:09

socket API原本是为网络通讯设计的，但后来在socket的框架上发展出一种IPC机制，就是UNIX Domain Socket。

虽然网络socket也可用于同一台主机的进程间通讯（通过loopback地址127.0.0.1），但是UNIX Domain Socket用于IPC更有效率：不需要经过网络协议栈，不需要打包拆包、计算校验和、维护序号和应答等，只是将应用层数据从一个进程拷贝到另一个进程。

这是因为，IPC机制本质上是可靠的通讯，而网络协议是为不可靠的通讯设计的。UNIX Domain Socket也提供面向流和面向数据包两种API接口，类似于TCP和UDP，但是面向消息的UNIX Domain Socket也是可靠的，消息既不会丢失也不会顺序错乱。

　　UNIX Domain Socket是全双工的，API接口语义丰富，相比其它IPC机制有明显的优越性，目前已成为使用最广泛的IPC机制，比如X Window服务器和GUI程序之间就是通过UNIX Domain Socket通讯的。

　　使用UNIX Domain Socket的过程和网络socket十分相似，也要先调用socket()创建一个socket文件描述符，address family指定为AF_UNIX，type可以选择SOCK_DGRAM或SOCK_STREAM，protocol参数仍然指定为0即可。

　　UNIX Domain Socket与网络socket编程最明显的不同在于地址格式不同，用结构体sockaddr_un表示，网络编程的socket地址是IP地址加端口号，而UNIX Domain Socket的地址是一个socket类型的文件在文件系统中的路径，这个socket文件由bind()调用创建，如果调用bind()时该文件已存在，则bind()错误返回。

Unix domain socket和TCP/IP之间有两个重要的不同。

1、socket的地址是文件路径，而不是一个包含ip和端口的元组。

2、在文件系统创建的代表socket的文件在socket关闭后依然存在，并且需要在每次服务器启动时删除。

server.py

import socket
import sys
import osSERVER_PATH = './uds_socket'# Make sure the socket does not already exist
if os.path.exists(SERVER_PATH):os.remove(SERVER_PATH)
print >>sys.stderr ,'starting unix domain socket server'# Create a UDS socket
sock = socket.socket(socket.AF_UNIX, socket.SOCK_STREAM)
# Bind the socket to the port
sock.bind(SERVER_PATH)
# Listen for incoming conns
sock.listen(2)
print >>sys.stderr, 'Listening on path: %s' % SERVER_PATHwhile True:conn, addr = sock.accept()try:while True:data = conn.recv(1024)if data:print >>sys.stderr, 'received [%s]' % dataconn.sendall(data)else:breakexcept Exception,e:print efinally:conn.close()

client.py

import socket
import sys# Create a UDS socket
sock = socket.socket(socket.AF_UNIX, socket.SOCK_STREAM)
# Connect the socket to the port where the server is listening
server_address = './uds_socket'
print >>sys.stderr, 'connecting to %s' % server_address
try:sock.connect(server_address)
except socket.error, msg:print >>sys.stderr, msgsys.exit(1)try:# Send datamessage = 'This is the message, This will be echoed back'print >>sys.stderr, 'sending [%s]' % messagesock.sendall(message)amount_received = 0amount_expected = len(message)while amount_received < amount_expected:data = sock.recv(1024)amount_received += len(data)print >>sys.stderr, 'received [%s]' % datafinally:print >>sys.stderr, 'closing socket'sock.close()

参考文章：https://www.jianshu.com/p/394dd8448400

Socket 用于进程间通信 --- UNIX Domain Socket - chekliang - 博客园