计算机操作系统基础(十七)---进程同步之Unix域套接字

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引言

本篇为第十七篇,进程同步之Unix域套接字。上一篇介绍了通过共享内存处理进程同步的问题,本文是实现进程同步的另一个方法---Unix域套接字

Unix域套接字

  • 域套接字是一种高级的进程间通信的方法
  • Unix域套接字可以用于同一机器进程间通信
  • 套接字(socket)原是网络通信中使用的术语
  • Unix系统提供的域套接字提供了网络套接字类似的功能

在前边了解到,共享内存需要额外的同步机制,来同步多个进程间的通信。Unix域套接字就不需要额外的机制来保证多个进程间通信的问题(其实我们在部署Nginx的时候,就会使用到unix域套接字)

Unix域套接字使用方法
左边为服务端,右边为客户端

下边是代码示例,客户端和服务端通过域套接字进行连接

服务端(server.cpp)

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/un.h>
#include<strings.h>
#include<string.h>
#include<netinet/in.h>
#include<stdlib.h>

#include<iostream>

//定义域套接字路径
//使用域套接字时,它会在文件系统中创建一个文件,客户端和服务端就是通过这个文件进行连接 
#define SOCKET_PATH "./domainsocket"
//定义消息最大长度
#define MSG_SIZE 2048

int main()
{
    int socket_fd,accept_fd;
    int ret = 0;
    socklen_t addr_len;
    char msg[MSG_SIZE];
    struct sockaddr_un server_addr;

    //1.创建域套接字
    socket_fd = socket(PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
    if (-1 == socket_fd) {
        std::cout << "Socket create failed" << std::endl;
        return -1;
    }
    //移除已有域套接字路径
    remove(SOCKET_PATH);
    //内存区域设置为0
    bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
    server_addr.sun_family = PF_UNIX;
    strcpy(server_addr.sun_path, SOCKET_PATH);

    //2.绑定域套接字
    std::cout << "Binding socket..." << std::endl;
    ret = bind(socket_fd, (sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));

    if (0 > ret) {
        std::cout << "Bind socket failed." << std::endl;
        return -1;
    }

    //3.监听套接字
    std::cout << "Listening socket..." << std::endl;
    ret = listen(socket_fd, 10);//数字为监听连接的大小
    if(-1 == ret) {
        std::cout << "Listen failed" << std::endl;
    }
    std::cout << "Waiting new request." << std::endl;
    accept_fd = accept(socket_fd, NULL, NULL);

    bzero(msg, MSG_SIZE);

    while(true) {
        //4.接收&处理信息
        recv(accept_fd, msg, MSG_SIZE, 0);
        std::cout << "Received message from remote: " << msg << std::endl;
    }

    close(accept_fd);
    close(socket_fd);

    return 0; 
}

客户端(client.cpp)

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/un.h>
#include<strings.h>
#include<string.h>
#include<netinet/in.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>

#include<iostream>

//定义域套接字路径
//使用域套接字时,它会在文件系统中创建一个文件,客户端和服务端就是通过这个文件进行连接 
#define SOCKET_PATH "./domainsocket"
//定义消息最大长度
#define MSG_SIZE 2048

int main()
{
    int socket_fd;
    int ret = 0;
    char msg[MSG_SIZE];
    struct sockaddr_un serve_addr;

    //1.创建域套接字
    socket_fd = socket(PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
    if (-1 == socket_fd) {
        std::cout << "Socket create failed" << std::endl;
        return -1;
    }

    //内存区域设置为0
    bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
    server_addr.sun_family = PF_UNIX;
    strcpy(server_addr.sun_path, SOCKET_PATH);

    //2.连接域套接字
    ret = connect(socket_fd, (sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
    if (-1 == ret) {
        std::cout << "Connect socket failed" << std::endl;
        return -1;
    }

    while(true) {
        std::cout << "Input message>>>";
        fgets(msg, MSG_SIZE, stdin);
        //3.发送信息
        ret = send(socket_fd, msg, MSG_SIZE, 0);
    }

    close(socket_fd);

    return 0;
}

运行server.cpp

运行cliet.cpp并发送消息

服务端接收到消息

域套接字提供的是一种可靠的信息传递,它相比共享内存,不需要维护多个进程去读取内存空间的机制。也就是说域套接字相比共享内存,它多了一些可靠性。从代码中可以看到client和server通信时,不需要额外的标记去管理同步的机制,使用上要简单一些

总结

  • 提供了单机简单可靠的进程通信同步服务
  • 只能在单机使用,不能跨机器使用(跨机器需要使用网络套接字)

在快速变化的技术中寻找不变,才是一个技术人的核心竞争力。知行合一,理论结合实践

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