什么是 Unix Domain Socket

一般将 socket 称为套接字，我们经常将 socket 指为网络通信的 socket，这些 socket 用于在网络中的不同设备之间的通信。但是 socket 也可以用于在同一台设备中（准确点，应该是同一 OS）的不用进程之间的通信，这样的 socket，被称为 unix domain socket。

Unix Domain Socket 的特点

一般 unix domain socket 具有以下的特点：

1. unix domain socket 比 TCP、IP 在本地通信更快，因为 unix domain socket 不经过网络协议栈，不需要打包、拆包、计算校验、维护序列号与应答等，只是将应用层数据从一个进程拷贝到另一个进程。
2. unix domain socket 也提供面向流与面向数据包的 API 接口，分别类似于 TCP 与 UDP。但是面向数据包的 unix domain socket 也是可靠的，消息不会丢失，也不会乱序。
3. unix domain socket 是全双工。

Unix Domain Socket 的 API

创建 unix domain socket 的套接字，也是使用函数 socket，但是与网络 socket 的入参有些不同，主要比较如下：

对于 unix domain socket，绑定的地址不是网络 socket 的 IP 地址与端口号的形式，而是形式上为文件系统中的一个文件，但是该文件不是普通类型的文件，不能进行普通文件的读写操作，不能使用文本编辑器打开编辑，只能以 socket 的方式对其进行读写操作。比如：

[root@vm_rp0_cpu0_docker ~]# ll /tmp/
total 0
srwxr-x---. 1 root root 0 May 19 10:02 omci_cli_log
srwxr-x---. 1 root root 0 May 19 09:57 omci_log

地址格式比较为：

struct sockaddr_in {
    sa_family_t sin_family;  /* address family, AF_INET */
    in_port_t   sin_port;    /* port in network byte order */
    struct in_addr sin_addr; /* internet address */
};

#define UNIX_PATH_MAX  108
struct sockaddr_un {
    sa_family_t  sin_family; /* address family, AF_UNIX */
    char sun_path[UNIX_PATH_MAX]; /* path name*/
};

对于路径名，分为两种，即普通路径名与抽象路径名。

1. 普通路径名：是一个正常的字符串，也就是，sun_path 字段是以空字符结尾的绝对路径字符串；
2. 抽象路径名：是 Linux 特有的一个特性，允许将一个 domain socket 绑定到一个名字上，而不会在文件系统中创建这个名字的 socket 文件。必须将 sun_path 的第一个字节设置为 NULL，即空字符，系统会将 sun_path 除了第一个字节之后余下的所有字节当作抽象名字，也就是说在解析抽象路径名时，需要用到 sun_path 中的所有字节。因为不会在文件系统中创建文件，对于抽象路径名来说，就不需要担心与文件系统中已经存在的文件产生名字冲突，也不需要在使用完套接字后删除附带的文件。当这个套接字被关闭后，系统自动删除这个抽象名。另外，抽象路径名还可以解决路径权限的问题。

Unix Domain Socket 的面向数据包的示例代码

服务端代码

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/un.h>
#include <iostream>
#include <unistd.h>

using namespace std;


char* server_file = "server.sock";

int main(int argc,char** argv)
{
    int fd = socket(AF_UNIX,SOCK_DGRAM,0);

    if (fd < 0)
    {
        perror("socket");
        return -1;
    }


    struct sockaddr_un addr;
    memset(&addr,0,sizeof(addr));
    addr.sun_family = AF_UNIX;
    strcpy(addr.sun_path,server_file);

    if (access(addr.sun_path,0) != -1)
    {
        remove(addr.sun_path);
    }

    if(bind(fd,(sockaddr*)&addr,sizeof(addr)) < 0)
    {
        perror("bind");
        return -1;
    }


    struct sockaddr_un clientaddr;
    socklen_t len = sizeof(clientaddr);

    char msgrecv[1024];

  

    while (1)
    {
        memset(msgrecv,'\0',1024);
        int size = recvfrom(fd,msgrecv,sizeof(msgrecv),0,(sockaddr*)&clientaddr,&len);
        if (size < 0)
        {
            perror("recv");
            return -1;
        }


        cout << "I'm server,receive a msg: " << msgrecv  << " from: " << clientaddr.sun_path << endl;

        if (strncmp("quit",msgrecv,4) == 0)
        {
            cout << "Server is exiting!" << endl;
            break;
        }

        char *p = "OK,I got id!";
        int ssize = sendto(fd,p,strlen(p),0,(sockaddr*)&clientaddr,len);
        if (ssize < 0)
        {
            perror("sendto");
            return -1;
        }

        sleep(1);
    }


    if (close(fd) < 0)
    {
        perror("close");
        return -1;
    }

    return 0;
  
}

客户端代码

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/un.h>
#include <iostream>
#include <unistd.h>

using namespace std;


char* server_file = "server.sock";
char* client_file = "client.sock";

int main(int argc,char** argv)
{
    int fd = socket(AF_UNIX,SOCK_DGRAM,0);

    if (fd < 0)
    {
        perror("socket");
        return -1;
    }


    struct sockaddr_un addr;
    memset(&addr,0,sizeof(addr));
    addr.sun_family = AF_UNIX;
    strcpy(addr.sun_path,client_file);

    if (access(addr.sun_path,0) != -1)
    {
        remove(addr.sun_path);
    }

    if(bind(fd,(sockaddr*)&addr,sizeof(addr)) < 0)
    {
        perror("bind");
        return -1;
    }


    struct sockaddr_un clientaddr;
    socklen_t len = sizeof(clientaddr);

    char msgrecv[1024];
    struct sockaddr_un serveraddr;
    memset(&serveraddr,0,sizeof(serveraddr));
    serveraddr.sun_family = AF_UNIX;
    strcpy(serveraddr.sun_path,server_file);

  

    char *p = "Hello,how are you?";
    int ssize = sendto(fd,p,strlen(p),0,(sockaddr*)&serveraddr,len);
    if (ssize < 0)
    {
        perror("sendto");
        return -1;
    }

    int size = recvfrom(fd,msgrecv,sizeof(msgrecv),0,(sockaddr*)&serveraddr,&len);
    if (size < 0)
    {
        perror("recv");
        return -1;
    }

    cout << "I'm client，receive a msg :" << msgrecv << endl;

    sleep(2);

    char* goodbye = "quit";

    if (sendto(fd,goodbye,strlen(goodbye),0,(sockaddr*)&serveraddr,len) < 0)
    {
        perror("sendto");
        return -1;
    }



    if (close(fd) < 0)
    {
        perror("close");
        return -1;
    }

    return 0;
  
}