Linux网络编程 -- socketpair的使用

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Ai_Yang 2021-07-06 14:01:43

文章标签 Nginx 文章分类 运维

该系统调用能创建一对已连接的UNIX族socket。
在Linux中，完全可以把这一对socket当成pipe返回的文件描述符一样使用，唯一的区别就是这一对文件描述符中的任何一个都可读和可写，函数原型如下：

socketpair函数参数说明： 
 第1个参数domain，表示协议族，只能为AF_LOCAL或者AF_UNIX。 
第2个参数type，表示协议，可以是SOCK_STREAM或者SOCK_DGRAM。用SOCK_STREAM建立的套接字对是管道流，与一般的管道相区别的是，套接字对建立的通道是双向的，即每一端都可以进行读写。 
第3个参数protocol，表示类型，只能为0。 
第4个参数sv[2]是接收代表两个套接口的整数数组。每一个文件描述符代表一个套接口，并且与另一个并没有区别。

<code class="hljs ocaml has-numbering" style="display: block; padding: 0px; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-radius: 0px; word-wrap: normal; background: transparent;">/*socketpair1.c*/ #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()){ /* 父进程 */ int val = 0; close(fd[1]); while (1){ sleep(1); ++val; printf("发送数据: %d\n", val); write(fd[0], &val, sizeof(val)); read(fd[0], &val, sizeof(val)); printf("接收数据: %d\n", val); } }else{ /*子进程*/ int val; close(fd[0]); while(1){ read(fd[1], &val, sizeof(val)); ++val; write(fd[1], &val, sizeof(val)); } } }</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right; background-color: rgb(238, 238, 238);"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">9</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">10</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">11</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">12</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">13</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">14</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">15</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">16</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">17</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">18</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">19</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">20</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">21</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">22</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">23</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">24</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">25</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">26</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">27</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">28</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">29</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">30</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">31</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">32</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">33</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">34</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">35</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">36</li></ul><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right; background-color: rgb(238, 238, 238);"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">8</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">9</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">10</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">11</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">12</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">13</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">14</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">15</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">16</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">17</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">18</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">19</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">20</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">21</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">22</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">23</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">24</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">25</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">26</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">27</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">28</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">29</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">30</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">31</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">32</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">33</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">34</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">35</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">36</li></ul>

分析程序：一开始由socketpair创建一个套接字对，父进程关闭fd[1]，子进程关闭fd[0]，父进程sleep(1)让子进程先执行，子进程read(fd[1], &val, sizeof(val))阻塞，然后父进程write(fd[0]..)发送数据，子进程接收数据处理后再发送给父进程数据write(fd[1]..)，父进程读取数据，打印输出。（注意:socketpair产生的套接字对实现全双工通信）

sendmsg, recvmsg , send三个函数的头文件：

sendmsg函数 
 定义函数

参数s：为已建立好连线的socket, 如果利用UDP协议则不需经过连线操作. 
 参数msg：指向欲连线的数据结构内容, 参数flags 一般默认为0, 详细描述请参考send(). 
 返回值：成功返回发送的字节数，出错返回-1

函数说明：recvmsg()用来接收远程主机经指定的socket 传来的数据.
参数s 为已建立好连线的socket, 如果利用UDP 协议则不需经过连线操作.
参数msg 指向欲连线的数据结构内容,
参数flags 一般设0, 详细描述请参考send().
返回值：成功则返回接收到的字符数, 失败则返回-1, 错误原因存于errno 中.

结构msghdr定义如下：

错误代码：

msg_control结构 
控制信息头部本身由下面的C结构定义：

<code class="hljs bash has-numbering" style="display: block; padding: 0px; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-radius: 0px; word-wrap: normal; background: transparent;">成员             描述
cmsg_len        附属数据的字节计数，这包含结构头的尺寸。这个值是由CMSG_LEN()宏计算的。
cmsg_level      这个值表明了原始的协议级别(例如，SOL_SOCKET)。
cmsg_<span class="hljs-built_in" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">type</span>       这个值表明了控制信息类型(例如，SCM_RIGHTS)。
cmsg_data       这个成员并不实际存在，用来指明实际的额外附属数据所在的位置。</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right; background-color: rgb(238, 238, 238);"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li></ul><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right; background-color: rgb(238, 238, 238);"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li></ul>

用sendmsg来传递数据程序实例

<code class="hljs ruby has-numbering" style="display: block; padding: 0px; color: inherit; box-sizing: border-box; font-family: 'Source Code Pro', monospace;font-size:undefined; white-space: pre; border-radius: 0px; word-wrap: normal; background: transparent;">yu<span class="hljs-variable" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">@ubuntu</span><span class="hljs-symbol" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">:~/Linux/</span><span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">217</span>/pro_pool/socketpair<span class="hljs-variable" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">$ </span>gcc -o sendmsg sendmsg.c
yu<span class="hljs-variable" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">@ubuntu</span><span class="hljs-symbol" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">:~/Linux/</span><span class="hljs-number" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">217</span>/pro_pool/socketpair<span class="hljs-variable" style="color: rgb(102, 0, 102); box-sizing: border-box;">$ </span>./sendmsg
开始发送数据：
发送的数据为<span class="hljs-symbol" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">:</span> it is a test
发送成功！
接收成功!
收到数据为<span class="hljs-symbol" style="color: rgb(0, 102, 102); box-sizing: border-box;">:</span> it is a test</code><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right; background-color: rgb(238, 238, 238);"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li></ul><ul class="pre-numbering" style="box-sizing: border-box; position: absolute; width: 50px; top: 0px; left: 0px; margin: 0px; padding: 6px 0px 40px; border-right-width: 1px; border-right-style: solid; border-right-color: rgb(221, 221, 221); list-style: none; text-align: right; background-color: rgb(238, 238, 238);"><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">1</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">2</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">3</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">4</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">5</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">6</li><li style="box-sizing: border-box; padding: 0px 5px;">7</li></ul>

程序分析：由套接字sock[1]发数据到本地主机，由套接字sock[0]接收发送过来的数据。

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