Unix socket 如何通信？

原创

Yaalan 2022-12-01 13:30:27 博主文章分类：Learn by testing ©著作权

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本文参考communicate with unix sockets做了一些简单的测试，了解unix socket是如何通信的。

unix socket是常见的一种本地进程通信的方式（IPC），其他的还有 shared memory， eventfd。

创建一个 STREAM socket

创建一个unix socket，作为server端，命令不会返回，会一直等待：

# nc -U /tmp/demo.sock -l   
## nc, which is short for netcat. 
##-l listen
## -U, --unixsock             Use Unix domain sockets only
##     --vsock                Use vsock sockets only

查看这个socket的类型是STREAM，以及它的状态是listen。关于tcp和udp的socket的区别，不同于网络里面的tcp和udp，参考difference-between-unix-domain-stream-and-datagram-sockets以及communicate-with-unix-sockets。还有FD，文件描述符，当linux进程要做I/O操作时，它需要通过读写文件描述符来完成操作。常见的例子有stdin, stdout, and stderr,它们分别map到文件描述符为 0, 1, 和 2.

# lsof /tmp/demo.sock
##the lsof command is a utility used to list and give information about files that are in use by processes.
COMMAND    PID USER   FD   TYPE             DEVICE SIZE/OFF    NODE NAME
nc      644501 root    3u  unix 0xffff9b20795e2200      0t0 6951183 /tmp/demo.sock type=STREAM (LISTEN)

Network Sockets using SOCK_STREAM will use TCP, while those using SOCK_DGRAM will use UDP. Since UDP is unreliable by definition, any process that requires reliable data transfer over a network socket should use a network socket of type SOCK_STREAM. However, when it comes to Unix Sockets, both types are reliable. The difference between the two types for Unix Sockets is that the SOCK_DGRAM type preserves message boundaries but is connectionless. In contrast, the SOCK_STREAM type does not preserve message boundaries but is connection-oriented.

第二个终端用nc作为客户端，与这个socket通信：

# nc -U /tmp/demo.sock
test

这两个终端就会像管道一样，一端写回车以后，另一端会同步显示，两边的内容总是一样的，都可以写，都可以收到。此时，第三个终端查看现在的状态已经是connected：

# lsof /tmp/demo.sock
COMMAND    PID USER   FD   TYPE             DEVICE SIZE/OFF    NODE NAME
nc      644501 root    4u  unix 0xffff9b20791eee80      0t0 6951184 /tmp/demo.sock type=STREAM (CONNECTED)

创建一个udp的socket：

# nc -U /tmp/demo.socku  -u -l
## -u代表udp

第二个终端查看，是DGRAM类型的，状态是unconnected：

# lsof /tmp/demo.socku
COMMAND   PID USER   FD   TYPE             DEVICE SIZE/OFF    NODE NAME
nc      36400 root    3u  unix 0xffff9441bcb54c80      0t0 3613087 /tmp/demo.socku type=DGRAM (UNCONNECTED)

第二个终端，使用这个socket开始传输一些数据，跟tcp的一样。

第三个终端，查看socket状态是connected

# lsof /tmp/demo.socku
COMMAND    PID USER   FD   TYPE             DEVICE SIZE/OFF    NODE NAME
nc      644563 root    3u  unix 0xffff9b2068958cc0      0t0 6951191 /tmp/demo.socku type=DGRAM (CONNECTED)

当server 端kill以后，继续输入内容，tcp：

# nc -U /tmp/demo.sock
test
you
sdfsdfsdf
sdfsdf
Ncat: Broken pipe.

当server端kill以后，继续输入内容，udp：

# nc -u  /tmp/demo.socku -U
ste
sdf
Ncat: Connection refused.

和internet socket 比较：

unix socket以文件名命令，而internet socket 是用ip和端口号；
unix socket本机内进程之间通信，internet socket既可以本机通信也可以跨主机；
本机通信的话，用unix socket 效率更高，不用走TCP/IP协议栈，而且总是可靠传输；
底层的 API 非常相似；

启动一个虚拟机，并查看由qemu-kvm进程启动的unix socket有哪些：

# lsof -U | grep qemu-kvm
qemu-kvm  651492           qemu   12u  unix 0xffff9b18fb4f2ec0      0t0 7275481 type=STREAM (CONNECTED)
qemu-kvm  651492           qemu   22u  unix 0xffff9b18d3031540      0t0 7297553 /var/lib/libvirt/qemu/channel/target/domain-1-rhel/org.qemu.guest_agent.0 type=STREAM (LISTEN)
qemu-kvm  651492           qemu   23u  unix 0xffff9b18d3036e80      0t0 7297554 /var/lib/libvirt/qemu/domain-1-rhel/monitor.sock type=STREAM (LISTEN)
qemu-kvm  651492           qemu   27u  unix 0xffff9b18fb4f5500      0t0 7432217 type=STREAM (CONNECTED)
qemu-kvm  651492           qemu   31u  unix 0xffff9b18d3036600      0t0 7339139 /var/lib/libvirt/qemu/domain-1-rhel/monitor.sock type=STREAM (CONNECTED)
qemu-kvm  651492           qemu  110u  unix 0xffff9b207acfaec0      0t0 7080806 /var/lib/libvirt/qemu/channel/target/domain-1-rhel/org.qemu.guest_agent.0 type=STREAM (CONNECTED)

这里出现了guest agent以及qemu mointor.sock, 但是为什么出现多次？qemu命令行如下：

-chardev socket,id=charmonitor,fd=23,server=on,wait=off \
-mon chardev=charmonitor,id=monitor,mode=control 

-chardev socket,id=charchannel0,fd=22,server=on,wait=off \
-device '{"driver":"virtserialport","bus":"virtio-serial0.0","nr":1,"chardev":"charchannel0","id":"channel0","name":"org.qemu.guest_agent.0"}' \

-chardev socket,id=chrtpm,path=/run/libvirt/qemu/swtpm/1-rhel-swtpm.sock \
-tpmdev emulator,id=tpm-tpm0,chardev=chrtpm \

其中最后的tpm相关的socket是tss进程关联的，为什么也是有两个？是为了有多个连接吗？

# lsof /run/libvirt/qemu/swtpm/1-rhel-swtpm.sock
COMMAND    PID USER   FD   TYPE             DEVICE SIZE/OFF    NODE NAME
swtpm   651475  tss    4u  unix 0xffff9b18cd499dc0      0t0 6999418 /run/libvirt/qemu/swtpm/1-rhel-swtpm.sock type=STREAM (LISTEN)
swtpm   651475  tss    8u  unix 0xffff9b18fb4f0440      0t0 6999420 /run/libvirt/qemu/swtpm/1-rhel-swtpm.sock type=STREAM (CONNECTED)