Unix/Linux编程：socketpair

待我称王封你为后i 2022-12-28 11:28 95阅读 0赞

# 理论 #

[管道][Link 1]内部传输的是字节流，TCP [socket][]传输的也是字节流，区别在于：

*  应用层程序能够往一个TCP连接中写入多少字节的数据，取决于对方的接收通告窗口的大小和本端的拥塞窗口的大小。
 *  管道本身拥有一个容量限制，它规定应用程序不将数据从管道读走的话，该管道最多能够写入多少字节的数据。从Linux2.6.11内核起，管道容量的大小默认是65536字节。我们可以用**fcntl**函数来修改管道容量

socket的基础API中有一个socketpair函数。它能够方便的创建双向管道：

#include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    
    /*
    * socketpair()函数用于创建一对无名的、相互连接的套接子。 
    * 参数： domain必须是Unix本地域协议族AF_UNIX（因为仅能在本地使用这个双向管道）    sv[0]可读可写； sv[1] 可读可写
    * 返回值：如果函数成功，则返回0，创建好的套接字分别是sv[0]和sv[1]；否则返回-1，错误码保存于errno中。
    */
    int socketpair(int domain, int type, int protocol, int sv[2])；

1、参数`type、protocol`和[socket的type、protocol][socket_type_protocol]一样

*  socketpair()系统调用只能用在 UNIX domain 中，即 domain 参数必须被指定为AF\_UNIX。
 *  socket 的 type 可以被指定为 SOCK\_DGRAM 或 SOCK\_STREAM。
    
     *  将 type 指定为 SOCK\_STREAM 相当于创建一个双向管道（也被称为流管道）。每个 socket都可以用来读取和写入，并且这两个 socket 之间每个方向上的数据信道是分开的。
     *  一般来讲，socket 对的使用方式与管道的使用方式类似。在调用完 socketpair()之后，进程会使用 fork()创建一个子进程。子进程会继承父进程的文件描述符的副本，包括引用 socket 对的描述符。因此父进程和子进程就可以使用这一对 socket 来进行 IPC 了
     *  使用 socketpair()创建一对 socket 与手工创建一对相互连接的 socket 这两种做法之间的一个差别在于前一对 socket 不会被绑定到任意地址上。这样就能够避免一类安全问题了，因为这一对 socket 对其他进程是不可见的
 *  protocol 参数必须为 0。
 *  sockfd数组返回了引用这两个相互连接的 socket 的文件描述符

2、基本用法

1.  这对套接字可以用于全双工通信，每一个套接字既可以读也可以写。例如，可以往sv\[0\]中写，从sv\[1\]中读；或者从sv\[1\]中写，从sv\[0\]中读；
2.  如果往一个套接字(如sv\[0\])中写入后，再从该套接字读时会阻塞，只能在另一个套接字中(sv\[1\])上读成功；
3.  读、写操作可以位于同一个进程，也可以分别位于不同的进程，如父子进程。如果是父子进程时，一般会功能分离，一个进程用来读，一个用来写。因为文件描述副sv\[0\]和sv\[1\]是进程共享的，所以读的进程要关闭写描述符, 反之，写的进程关闭读描述符。

# 实践 #

## 1、读写操作位于同一进程 ##

## 2、读写操作位于不同进程 ##

#include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <error.h>
    #include <errno.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <stdlib.h>
    
    const char* str = "SOCKET PAIR TEST.";
    
    int main(int argc, char* argv[]){
        
        char buf[128] = {
        0};
        int socket_pair[2];
        pid_t pid;
    
        if(socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, socket_pair) == -1 ) {
        
            printf("Error, socketpair create failed, errno(%d): %s\n", errno, strerror(errno));
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        pid = fork();
        if(pid < 0) {
        
            printf("Error, fork failed, errno(%d): %s\n", errno, strerror(errno));
            return EXIT_FAILURE;
        } else if(pid > 0) {
        
            //关闭另外一个套接字
            close(socket_pair[1]);
            int size = write(socket_pair[0], str, strlen(str));
            printf("Write success, pid: %d\n", getpid());
    
        } else if(pid == 0) {
        
            //关闭另外一个套接字
            close(socket_pair[0]);
            read(socket_pair[1], buf, sizeof(buf));
            printf("Read result: %s, pid: %d\n",buf, getpid());
        }
    
        for(;;) {
        
            sleep(1);
        }
    
        return EXIT_SUCCESS;
    }

## 3、sendmsg读写socketpair ##

详情请参见[Linux C/C++编程：数据读写][Linux C_C]

[Link 1]: https://blog.csdn.net/zhizhengguan/article/details/110442247
[socket]: https://blog.csdn.net/zhizhengguan/article/details/107513746
[socket_type_protocol]: https://blog.csdn.net/zhizhengguan/article/details/110753638
[Linux C_C]: https://blog.csdn.net/zhizhengguan/article/details/111919882