linux 单机跨进程通信

Posted 2020-09-01 霏霏暮雨

　　一般来说通过网络通信（比如tcp,udp）或者共享内存的方式肯定可以实现跨进程通信，但现在这里要说的是比较偏但实用的几个方法：利用unix域通信（普通网络连接），利用unix域通信（socketpair通信），以及pipe方式。

一. 利用unix域通信（普通网络连接）

　　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。UNIX域套接字与TCP套接字相比较，在同一台主机的传输速度前者是后者的两倍。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UNIXDomain Socket也是可靠的，消息既不会丢失也不会顺序错乱。

　　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。

#include <stdlib.h> 
#include <stdio.h>
#include <unistd.h> 
#include <errno.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <sys/socket.h> 
#include <netinet/in.h> 
#include <sys/un.h>
#include <string>
using std::string;


void serverService()
{
    int listenfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
    if(listenfd == -1)
    {
        perror("create listen fd error.");
        exit(-1);
    }

    char pathname[] = "/tmp/my.sock";  
    unlink(pathname);//如果文件系统中已存在该路径名，bind将会失败。为此我们先调用unlink删除这个路径名，以防止它已经存在 
    struct sockaddr_un servAddr;  
    servAddr.sun_family = AF_UNIX;  
    strcpy(servAddr.sun_path, pathname);  
    if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servAddr, sizeof(servAddr)) == -1) // 若成功会创建pathname文件 
        perror("bind error");  
    if (listen(listenfd, SOMAXCONN) == -1)  
        perror("listen error");  

    while (1)  
    {  
        int connfd = accept(listenfd, NULL, NULL);  
        if (connfd == -1)  
        {
            if(connfd==EINTR)
                continue;
            perror("accept");
        }
        else
        {
            char buffer[] = "i am a boy.";
            write(connfd, buffer, sizeof(buffer));
            close(connfd);
        }
    } 
}

void clientService()
{
    int sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);  
    if (sockfd == -1)  
        perror("socket error");  

    char pathname[] = "/tmp/my.sock";  
    struct sockaddr_un servAddr;  
    servAddr.sun_family = AF_UNIX;  
    strcpy(servAddr.sun_path, pathname);  
    if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servAddr, sizeof(servAddr)) == -1)  
        perror("connect error");

    char buffer[512];
    read(sockfd, buffer, sizeof(buffer));
    printf("read data is [%s]", buffer);
    close(sockfd);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    if(argc != 2)
    {
        perror("command error.");
        exit(-1);
    }

    string service(argv[1]);
    if(service == "client")
    {
        clientService();
    }
    else if(service == "server")
    {
        serverService();
    }
    else
    {
        perror("command error.");
        return -1;
    }

    return 0;
}

 

二. 利用unix域通信（socketpair通信）

　　实际上socketpair 函数跟pipe 函数是类似的，也只能在同个主机上具有亲缘关系的进程间通信，但pipe 创建的匿名管道是半双工的，而socketpair 可以认为是创建一个全双工的管道。可参见nginx对此种通信的使用。

　　函数原型：  int socketpair(int domain, int type, int protocol, int sv[2]); 

　　由此可见，上述例子中的通过普通的网络连接建立的unix通信也可以使用这种方式进行。

 

三. pipe通信

　　pipe是半双工的，一端要么只能读，要么只能写，不能混用。