Unix环境高级编程(十八)高级进程间通信

　　本章主要介绍了基于STREAM的管道和UNIX域套接字，这些IPC可以在进程间传送打开文件描述符。服务进程可以使用它们的打开文件描述符与指定的名字相关联，客户进程可以使用这些名字与服务器进程通信。

1、基于STREAMS的管道

　　STREAMS pipe是一个双向（全双工）管道，单个STREAMS管道就能向父、子进程提供双向的数据流。如下图所示：

下面采用STREAMS管道实现加法协同进程实例，程序如下：

 1  1 #include <stdio.h>
 2  2 #include <stdlib.h>
 3  3 #include <unistd.h>
 4  4 #include <errno.h>
 5  5 #include <string.h>
 6  6 #include <signal.h>
 7  7 
 8  8 #define MAXLINE 1024
 9  9 
10 10 static void sig_pipe(int signo)
11 11 {
12 12     printf("SIGPIPE caught\n");
13 13     exit(1);
14 14 }
15 15 int s_pipe(int fd[2])
16 16 {
17 17     return pipe(fd);
18 18 }
19 19 int main()
20 20 {
21 21     int     n;
22 22     int     fd[2];
23 23     pid_t   pid;
24 24     char    line[MAXLINE];
25 25 
26 26     signal(SIGPIPE,sig_pipe);
27 27     s_pipe(fd);
28 28     if((pid = fork()) == -1)
29 29     {
30 30         perror("fork() error");
31 31         exit(-1);
32 32     }
33 33     if(pid == 0)  //子进程用fd[1]
34 34     {
35 35         close(fd[0]);
36 36         dup2(fd[1],STDIN_FILENO);
37 37         dup2(fd[1],STDOUT_FILENO);
38 38         execl(".//add","add",(char *)0);
39 39         exit(0);
40 40     }
41 41     else   //父进程用fd[0]
42 42     {
43 43         close(fd[1]);
44 44         while(fgets(line,MAXLINE,stdin) != NULL)
45 45         {
46 46             n = strlen(line);
47 47             if(write(fd[0],line,n) != n)
48 48             {
49 49                 perror("write() error to pipe");
50 50                 exit(-1);
51 51             }
52 52             if((n =read(fd[0],line,MAXLINE)) < 0)
53 53             {
54 54                 perror("read() error to pipe");
55 55                 exit(-1);
56 56             }
57 57             if(n==0)
58 58             {
59 59                 printf("child close pipe\n");
60 60                 break;
61 61             }
62 62             line[n] = '\0';
63 63             fputs(line,stdout);
64 64         }
65 65         exit(0);
66 66     }
67 67 }

在APUE2 P469中这样讲：“solaris支持STREAMS管道，Linux的可选附加包也提供了STREAMS管道。”这个包没有安装上，程序不能正常运行。

1.2命名的STREAMS管道

　　管道仅在相关进程之间使用，例如子进程集成父进程的管道。无关进程可以使用FIFO进行通信，但是这仅仅提供单向通信。STREAMS机制提供了一种有效的途径，使得进程可以给予管道一个文件系统的名字，避免了单向FIFO的问题。操作函数原型如下：

#include <stropts.h>
int fattach(int fildes, const char *path); //给STREAMS管道一个系统文件中的名字
int fdetach(const char *path); //撤销STREAMS管道文件与文件系统中名字的关联

2、UNIX域套接字

　　UNIX域套接字用于在同一台机器上运行的进程之间的通信，UNIX域套接字仅仅复制数据，不执行协议处理，不需要添加或删除网络报头，无需计算校验和，不要产生顺序号，无需发送确认报文。UNIX域套接字是套接字和管道之间的结合物，提供流和数据报两种接口。

UINX域套接字的好处：

（1）在同一台主机上进行通信时，是不同主机间通信的两倍

（2）UINX域套接口可以在同一台主机上，不同进程之间传递套接字描述符

（3）UINX域套接字可以向服务器提供客户的凭证（用户id或者用户组id）

UINX域套接字使用的地址通常是文件系统中一个文件路径，这些文件不是不同的文件，只能作为域套接字通信，不能读写。创建函数如下：

#include <sys/socket.h>
int socketpair(int domain, int type, int protocolint " sv [2]);

利用UNIX域实现全双工管道，程序如下：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <unistd.h>
 4 #include <errno.h>
 5 #include <string.h>
 6 #include <signal.h>
 7 #include <sys/socket.h>
 8 #define MAXLINE 1024
 9 
10 static void sig_pipe(int signo)
11 {
12     printf("SIGPIPE caught\n");
13     exit(1);
14 }
15 int s_pipe(int fd[2])
16 {
17     return socketpair(AF_UNIX,SOCK_STREAM,0,fd);  //创建UNIX域套接字
18 }
19 int main()
20 {
21     int     n;
22     int     fd[2];
23     pid_t   pid;
24     char    line[MAXLINE];
25 
26     signal(SIGPIPE,sig_pipe);
27     s_pipe(fd);
28     if((pid = fork()) == -1)
29     {
30         perror("fork() error");
31         exit(-1);
32     }
33     if(pid == 0)
34     {
35         close(fd[0]);
36         dup2(fd[1],STDIN_FILENO);
37         dup2(fd[1],STDOUT_FILENO);
38         execl(".//add","add",(char *)0);
39         exit(0);
40     }
41     else
42     {
43         close(fd[1]);
44         while(fgets(line,MAXLINE,stdin) != NULL)
45         {
46             n = strlen(line);
47             if(write(fd[0],line,n) != n)
48             {
49                 perror("write() error to pipe");
50                 exit(-1);
51             }
52             if((n =read(fd[0],line,MAXLINE)) < 0)
53             {
54                 perror("read() error to pipe");
55                 exit(-1);
56             }
57             if(n==0)
58             {
59                 printf("child close pipe\n");
60                 break;
61             }
62             line[n] = '\0';
63             fputs(line,stdout);
64         }
65         exit(0);
66     }
67 }

add是单独的程序，共程序调用，执行结果如下：

2.1命令UNIX域套接字

　　UNIX域套接字的地址有sockaddr_run结构表示。

　　#define UNIX_PATH_MAX 108
　　struct sockaddr_un {
　　　　sa_family_t sun_family; /* AF_UNIX */
　　　　char sun_path[UNIX_PATH_MAX]; /* pathname };

写个程序，将一个地址绑定一UNIX域套接字，程序如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>
#include <stddef.h>
int main()
{
    int fd,size;
    struct sockaddr_un  un;
    un.sun_family = AF_UNIX;
    strcpy(un.sun_path,"foo.socket");
    fd = socket(AF_UNIX,SOCK_STREAM,0);
    size = offsetof(struct sockaddr_un,sun_path) + strlen(un.sun_path);
    if(bind(fd,(struct sockaddr*)&un,size)<0)
    {
        perror("bind() error");
        exit(-1);
    }
    printf("UNIX domain socket bound\n");
    exit(0);
}

程序执行结果如下：