IPC (本地进程间通信) 方式:

本地套接字
管道
共享消息队列

从例子开始

通过 netstat 命令查看 Linux 系统内的本地套接字状况:

$ sudo netstat -a -p -A unix

本地套接字概述

本地套接字一般也叫做 UNIX 域套接字，最新的规范已经改叫本地套接字。

本地套接字是一种特殊类型的套接字，和 TCP/UDP 套接字不同。TCP/UDP 即使在本地地址通信，也要走系统网络协议栈，而本地套接字，严格意义上说提供了一种单主机跨进程间调用的手段，减少了协议栈实现的复杂度，效率比 TCP/UDP 套接字都要高许多。类似的 IPC 机制还有 UNIX 管道、共享内存和 RPC 调用等。

本地字节流套接字

字节流类型的本地套接字服务器端例子

#include  "lib/common.h"

int main(int argc, char **argv) {
    if (argc != 2) {
        error(1, 0, "usage: unixstreamserver <local_path>");
    }

    int listenfd, connfd;
    socklen_t clilen;
    struct sockaddr_un cliaddr, servaddr;

    listenfd = socket(AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0);
    if (listenfd < 0) {
        error(1, errno, "socket create failed");
    }

    char *local_path = argv[1];
    unlink(local_path);
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sun_family = AF_LOCAL;
    strcpy(servaddr.sun_path, local_path);

    if (bind(listenfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
        error(1, errno, "bind failed");
    }

    if (listen(listenfd, LISTENQ) < 0) {
        error(1, errno, "listen failed");
    }

    clilen = sizeof(cliaddr);
    if ((connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *) &cliaddr, &clilen)) < 0) {
        if (errno == EINTR)
            error(1, errno, "accept failed");        /* back to for() */
        else
            error(1, errno, "accept failed");
    }

    char buf[BUFFER_SIZE];

    while (1) {
        bzero(buf, sizeof(buf));
        if (read(connfd, buf, BUFFER_SIZE) == 0) {
            printf("client quit");
            break;
        }
        printf("Receive: %s", buf);

        char send_line[MAXLINE];
        sprintf(send_line, "Hi, %s", buf);

        int nbytes = sizeof(send_line);

        if (write(connfd, send_line, nbytes) != nbytes)
            error(1, errno, "write error");
    }

    close(listenfd);
    close(connfd);

    exit(0);

}

AF_UNIX 基本上可以认为和 AF_LOCAL 是等价的。
unlink 操作: 把存在的文件删除掉，这样可以保持幂等性
关于本地文件路径，需要明确一点，它必须是“绝对路径”，这样的话，编写好的程序可以在任何目录里被启动和管理。如果是“相对路径”，为了保持同样的目的，这个程序的启动路径就必须固定，这样一来，对程序的管理反而是一个很大的负担。
这个本地文件，必须是一个“文件”，不能是一个“目录”。如果文件不存在，后面 bind 操作时会自动创建这个文件。
权限问题

客户端程序

#include "lib/common.h"

int main(int argc, char **argv) {
    if (argc != 2) {
        error(1, 0, "usage: unixstreamclient <local_path>");
    }

    int sockfd;
    struct sockaddr_un servaddr;

    sockfd = socket(AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        error(1, errno, "create socket failed");
    }

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sun_family = AF_LOCAL;
    strcpy(servaddr.sun_path, argv[1]);

    if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
        error(1, errno, "connect failed");
    }

    char send_line[MAXLINE];
    bzero(send_line, MAXLINE);
    char recv_line[MAXLINE];

    while (fgets(send_line, MAXLINE, stdin) != NULL) {

        int nbytes = sizeof(send_line);
        if (write(sockfd, send_line, nbytes) != nbytes)
            error(1, errno, "write error");

        if (read(sockfd, recv_line, MAXLINE) == 0)
            error(1, errno, "server terminated prematurely");

        fputs(recv_line, stdout);
    }

    exit(0);
}

20 行和 TCP 客户端一样，发起对目标套接字的 connect 调用，不过由于是本地套接字，并不会有三次握手。

只启动客户端

只启动客户端程序：

$ ./unixstreamclient /tmp/unixstream.sock
connect failed: No such file or directory (2)

服务器端监听在无权限的文件路径上

我们让服务器端程序的应用属主没有 /var/lib/ 目录的权限，然后试着启动一下这个服务器程序：

$ ./unixstreamserver /var/lib/unixstream.sock
bind failed: Permission denied (13)

试一下 root 用户启动该程序：

sudo ./unixstreamserver /var/lib/unixstream.sock
(阻塞运行中)

我们看到 /var/lib 下创建了一个本地文件，大小为 0，而且文件的最后结尾有一个（=）号。其实这就是 bind 的时候自动创建出来的文件。

$ ls -al /var/lib/unixstream.sock
rwxr-xr-x 1 root root 0 Jul 15 12:41 /var/lib/unixstream.sock=

服务器 - 客户端应答

我们让服务器和客户端都正常启动，并且客户端依次发送字符：

$./unixstreamserver /tmp/unixstream.sock
Receive: g1
Receive: g2
Receive: g3
client quit

$./unixstreamclient /tmp/unixstream.sock
g1
Hi, g1
g2
Hi, g2
g3
Hi, g3
^C

本地数据报套接字

本地数据报服务器端程序

#include  "lib/common.h"

int main(int argc, char **argv) {
    if (argc != 2) {
        error(1, 0, "usage: unixdataserver <local_path>");
    }

    int socket_fd;
    socket_fd = socket(AF_LOCAL, SOCK_DGRAM, 0);
    if (socket_fd < 0) {
        error(1, errno, "socket create failed");
    }

    struct sockaddr_un servaddr;
    char *local_path = argv[1];
    unlink(local_path);
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sun_family = AF_LOCAL;
    strcpy(servaddr.sun_path, local_path);

    if (bind(socket_fd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
        error(1, errno, "bind failed");
    }

    char buf[BUFFER_SIZE];
    struct sockaddr_un client_addr;
    socklen_t client_len = sizeof(client_addr);
    while (1) {
        bzero(buf, sizeof(buf));
        if (recvfrom(socket_fd, buf, BUFFER_SIZE, 0, (struct sockadd *) &client_addr, &client_len) == 0) {
            printf("client quit");
            break;
        }
        printf("Receive: %s \n", buf);

        char send_line[MAXLINE];
        bzero(send_line, MAXLINE);
        sprintf(send_line, "Hi, %s", buf);

        size_t nbytes = strlen(send_line);
        printf("now sending: %s \n", send_line);

        if (sendto(socket_fd, send_line, nbytes, 0, (struct sockadd *) &client_addr, client_len) != nbytes)
            error(1, errno, "sendto error");
    }

    close(socket_fd);

    exit(0);
}

21～23 行 bind 到本地地址之后，没有再调用 listen 和 accept，回忆一下，这其实和 UDP 的性质一样。

客户端程序

#include "lib/common.h"

int main(int argc, char **argv) {
    if (argc != 2) {
        error(1, 0, "usage: unixdataclient <local_path>");
    }

    int sockfd;
    struct sockaddr_un client_addr, server_addr;

    sockfd = socket(AF_LOCAL, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        error(1, errno, "create socket failed");
    }

    bzero(&client_addr, sizeof(client_addr));        /* bind an address for us */
    client_addr.sun_family = AF_LOCAL;
    strcpy(client_addr.sun_path, tmpnam(NULL));

    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &client_addr, sizeof(client_addr)) < 0) {
        error(1, errno, "bind failed");
    }

    bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
    server_addr.sun_family = AF_LOCAL;
    strcpy(server_addr.sun_path, argv[1]);

    char send_line[MAXLINE];
    bzero(send_line, MAXLINE);
    char recv_line[MAXLINE];

    while (fgets(send_line, MAXLINE, stdin) != NULL) {
        int i = strlen(send_line);
        if (send_line[i - 1] == '\n') {
            send_line[i - 1] = 0;
        }
        size_t nbytes = strlen(send_line);
        printf("now sending %s \n", send_line);

        if (sendto(sockfd, send_line, nbytes, 0, (struct sockaddr *) &server_addr, sizeof(server_addr)) != nbytes)
            error(1, errno, "sendto error");

        int n = recvfrom(sockfd, recv_line, MAXLINE, 0, NULL, NULL);
        recv_line[n] = 0;

        fputs(recv_line, stdout);
        fputs("\n", stdout);
    }

    exit(0);
}

16～22 行将本地套接字 bind 到本地一个路径上，然而 UDP 客户端程序是不需要这么做的。本地数据报套接字这么做的原因是，它需要指定一个本地路径，以便在服务器端回包时，可以正确地找到地址；而在 UDP 客户端程序里，数据是可以通过 UDP 包的本地地址和端口来匹配的。

服务器端和客户端通过数据报应答的场景

 ./unixdataserver /tmp/unixdata.sock
Receive: g1
now sending: Hi, g1
Receive: g2
now sending: Hi, g2
Receive: g3
now sending: Hi, g3

$ ./unixdataclient /tmp/unixdata.sock
g1
now sending g1
Hi, g1
g2
now sending g2
Hi, g2
g3
now sending g3
Hi, g3
^C

总结

本地套接字的编程接口和 IPv4、IPv6 套接字编程接口是一致的，可以支持字节流和数据报两种协议。
本地套接字的实现效率大大高于 IPv4 和 IPv6 的字节流、数据报套接字实现。

网络编程实战

07 | What? 还有本地套接字？

从例子开始

本地套接字概述

本地字节流套接字

字节流类型的本地套接字服务器端例子

客户端程序

只启动客户端

服务器端监听在无权限的文件路径上

服务器 - 客户端应答

本地数据报套接字

本地数据报服务器端程序

客户端程序

服务器端和客户端通过数据报应答的场景

总结