linux本機進程間通信之UDS詳解

更新時間：2025年03月04日 15:09:59 作者：_DCG_

文章介紹了Unix域套接字（UDS）的使用方法,這是一種在同一臺主機上不同進程間通信的方式,UDS支持三種套接字類型：SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM和SOCK_SEQPACKET,創(chuàng)建UDS需要指定協(xié)議族AF_UNIX和相應的套接字類型,與AF_INET不同

本機進程間通信有很多方式，百度有太多的文章來介紹相關(guān)，大致有消息隊列、共享內(nèi)存、socket等、這里重點介紹下socket（套接字）的一種用法，一般情況下在socket是用于不同主機間的通信，但是當通信雙方在同一臺主機上該如何利用socket進行通信呢？

UDS:unix domain sokcet或者ipc套接字，含義在同一臺機器不同進程進行通信的一種方式。

UDS中有效的套接字有以下三種,與我們經(jīng)常用使用的套接字類型大體相同：

SOCK_STREAM（流協(xié)議）
SOCK_DGRAM（數(shù)據(jù)報）
SOCK_SEQPACKET 面向連接的序列數(shù)據(jù)包套接字，保留消息邊界，并按照發(fā)送消息的順序傳遞信息

基礎(chǔ)概念

創(chuàng)建socket需要指定協(xié)議族和type信息

#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

#define UNIX_PATH_MAX    108  //大小為96~108

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

sokcet接口如下所示：

socket 函數(shù)的定義是下面這樣子的：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>c
int socket（ int domain , int type , int protocol） ;

上面的接口中domain的含義是指定協(xié)議族，其取值范圍是AF_UNIX,AF_LOCAL,AF_INET,PF_UNIX,PF_LOCAL,PF_INET，這些值的關(guān)系如下：

AF_UNIX=AF_LOCAL, PF_UNIX=PF_LOCAL, AF_LOCAL=PF_LOCAL, AF_INET=PF_INET.

#define PF_LOCAL	1	/* Local to host (pipes and file-domain).  */
#define PF_UNIX		PF_LOCAL /* POSIX name for PF_LOCAL.  */
#define PF_FILE		PF_LOCAL /* Another non-standard name for PF_LOCAL.  */
#define PF_INET		2	/* IP protocol family.  */

#define AF_LOCAL	PF_LOCAL
#define AF_UNIX		PF_UNIX
#define AF_FILE		PF_FILE
#define AF_INET		PF_INET

從上可以看出AF_UNIX與AF_LOCAL是一回事。

type參數(shù)的含義是socket類型，其取值范圍是SOCK_STREAM（流媒體協(xié)議類型） SOCK_DGRAM（數(shù)據(jù)報類型）SOCK_RAW（原始類型）常用的就是這三種。

protocol類型參數(shù)一般用不到。這里不過多贅述。

本機進程間通信socket實現(xiàn)

上面進行了對創(chuàng)建socket進行了簡要的介紹，其中domain參數(shù)進行了介紹。

不知大家注意到?jīng)]有，我們進行網(wǎng)絡(luò)通信時經(jīng)常用到的是AF_INET，采用該協(xié)議族創(chuàng)建的socket進行數(shù)據(jù)收發(fā)時就會進入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，即數(shù)據(jù)需要進行tcp層 ip層物理層等。

還有另外一個宏AF_UNIX，這個宏應用的比較少，但是這個宏就是用來解決socket本機通信而出現(xiàn)的，這也是本章內(nèi)容重點。

AF_INET數(shù)據(jù)收發(fā)示意圖

AF_UNIX數(shù)據(jù)收發(fā)流程圖

通過上面的兩幅圖可以很明顯的看出這二者不同的協(xié)議族之間的區(qū)別。

一句話：

AF_INET協(xié)議族下數(shù)據(jù)收發(fā)需要經(jīng)過協(xié)議棧，該協(xié)議族的使用場景重要是針對不同主機之間進程間通信

AF_UNIX協(xié)議族下數(shù)據(jù)收發(fā)無需進入?yún)f(xié)議棧，數(shù)據(jù)將直接通過發(fā)送方socket的內(nèi)核緩沖區(qū)直接拷貝到接收方socket的內(nèi)核緩沖區(qū)。該協(xié)議族的使用場景是針對同一臺主機不同進程間通信。例如fdbus甚至是opendds同一臺主機間通信

AF_UNIX使用與AF_INET使用的不同點

這二者使用方法大體相同，只是綁定的時候這二者使用的結(jié)構(gòu)體不同。

創(chuàng)建socket

fd = socket(AF_UNIX,SOCK_STREAM,0);  //創(chuàng)建本地域socket
fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);  //創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)域socket

bind接口使用的結(jié)構(gòu)不一致，AF_INET使用的結(jié)構(gòu)是sockaddr_in（指定ip和端口號），而AF_UNIX使用的結(jié)構(gòu)體是sockaddr_un（指定路徑名）。

代碼實例如下所示：

struct sockaddr_un // <sys/un.h>
{
sa_family_t sun_family;
char sun_path[108]; // 套接字文件的路徑
};

   struct sockaddr_un sun;
   bzero(&sun,sizeof(sun));

   sun.sun_family = AF_LOCAL;
	
   strncpy(sun.sun_path,UNIX_DOMAIN_FILE,strlen(UNIX_DOMAIN_FILE));
   /* 2.2 綁定*/
   if(bind(fd,(struct sockaddr *)&sun,sizeof(sun)))
   {
        perror("bind");
        goto _error1;
   }

AF_INET bind的使用方法

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
 
int main(int argc,char *argv[])
{
  if (argc!=2)
  {
    printf("Using:./server port\nExample:./server 5005\n\n"); return -1;
  }
 
  // 第1步：創(chuàng)建服務端的socket。
  int listenfd;
  if ( (listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1) { perror("socket"); return -1; }
 
  // 第2步：把服務端用于通信的地址和端口綁定到socket上。
  struct sockaddr_in servaddr;    // 服務端地址信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
  memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));
  servaddr.sin_family = AF_INET;  // 協(xié)議族，在socket編程中只能是AF_INET。
  servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);          // 任意ip地址。
  //servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.190.134"); // 指定ip地址。
  servaddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));  // 指定通信端口。
  if (bind(listenfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr)) != 0 )
  { perror("bind"); close(listenfd); return -1; }
 
  // 第3步：把socket設(shè)置為監(jiān)聽模式。
  if (listen(listenfd,5) != 0 ) { perror("listen"); close(listenfd); return -1; }
 
  // 第4步：接受客戶端的連接。
  int  clientfd;                  // 客戶端的socket。
  int  socklen=sizeof(struct sockaddr_in); // struct sockaddr_in的大小
  struct sockaddr_in clientaddr;  // 客戶端的地址信息。
  clientfd=accept(listenfd,(struct sockaddr *)&clientaddr,(socklen_t*)&socklen);
  printf("客戶端（%s）已連接。\n",inet_ntoa(clientaddr.sin_addr));
 
  // 第5步：與客戶端通信，接收客戶端發(fā)過來的報文后，回復ok。
  char buffer[1024];
  while (1)
  {
    int iret;
    memset(buffer,0,sizeof(buffer));
    if ( (iret=recv(clientfd,buffer,sizeof(buffer),0))<=0) // 接收客戶端的請求報文。
    {
       printf("iret=%d\n",iret); break;  
    }
    printf("接收：%s\n",buffer);
 
    strcpy(buffer,"ok");
    if ( (iret=send(clientfd,buffer,strlen(buffer),0))<=0) // 向客戶端發(fā)送響應結(jié)果。
    { perror("send"); break; }
    printf("發(fā)送：%s\n",buffer);
  }
 
  // 第6步：關(guān)閉socket，釋放資源。
  close(listenfd); close(clientfd);
}

通過代碼也可以看出accep的結(jié)構(gòu)也有區(qū)別，同樣是AF_INET使用的是sockaddr_in；AF_UNIX使用的是sockaddr_un。

其它接口如果有類似的情況的請參考accept和bind接口使用方法。