UNIX 域协议

嵌入式小聪2024-08-01 19:09

1. UNIX域协议

利用socket 编程接口实现本地进程间通信
UNIX域协议套接字：可以使用TCP，也可以使用UDP

SOCK_STREAM -----> TCP 面向字节流

SOCK_DGRAM -----> UDP 面向数据报

UNIX域协议并不是一个实际的协议族，而是在单个主机上执行客户 / 服务器 通信的一种方式 (IPC的一种方法)

UNIX域数据报 (SOCK_DGRAM)是可靠的，不会丢失消息
IP协议中使用 IP地址 + 端口号标识客户端和服务端

UNIX域协议使用普通文件系统中的路径名 (绝对路径) 标识客户端和服务端

cpp 复制代码 
如果这个路径不存在则创建后标识其为 客户/服务器 的地址
如果这个路径已经存在了则会报错：bind failed: Address already in use
所以在运行前先删掉，再去创建并且绑定

unlink(绝对路径名);

UNIX域协议的特点：

和TCP比较，速度快，数据报不要传递到主机外，也不需要进行封包和拆包

UNIX域协议使用一个绝对路径作为"IP"地址

#include <sys/un.h>

cpp 复制代码 
//vim /usr/include/linux/un.h
#define UNIX_PATH_MAX 108

// Unix域协议的地址结构体的具体描述
// #include <sys/un.h>
struct sockaddr_un {
    __kernel_sa_family_t sun_family; // 协议族
    char sun_path[UNIX_PATH_MAX];
    /* 
        Unix域协议地址，是以'\0'结束的本地文件系统中的绝对路径名，
        如: "/tmp/xxx.socket"
    */
}

编程方法：TCP / UDP
问题：客户端成功发送数据出去，服务端成功接收到数据，但是并没有成功将客户端的地址打印出来？

客户端没有绑定地址。如果说服务端要向客户端发送数据的话，没有"IP"地址就没办法定位对方的具体位置了，所以要实现能获取客户端地址，则客户端需要绑定地址。

使用UDP实现UNIX域协议如果客户端不绑定，服务器就不能发送信息给客户端

2. 代码实现

2.1 基于TCP实现UNIX域协议

unix_tcp_client.c

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/un.h>

#define SERVICEPATHNAME "/home/china/s"
#define CLIENTPATHNAME "/home/china/c"

int main(int argc, char *argv[]) {

    unlink(CLIENTPATHNAME);

    // (1) socket：创建一个套接字
    int sockfd =  socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd == -1) {
        perror("unix socket failed");
        return -1;
    }

    // (2) bind
    // 需要一个网络地址结构体
    struct sockaddr_un cAddr;
    memset(&cAddr, 0, sizeof(cAddr));
    cAddr.sun_family = AF_UNIX; // 协议族
    strcpy(cAddr.sun_path, SLIENTPATHNAME);

    int res = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&cAddr, sizeof(cAddr));
    if (res == -1) {
        perror("unix bind failed");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    printf("bind success\n");

    // (3) connect
    struct sockaddr_un sAddr;
    memset(&sAddr, 0, sizeof(sAddr));
    sAddr.sun_family = AF_UNIX; // 协议族
    strcpy(sAddr.sun_path, SERVICEPATHNMAE);

    res = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&sAddr, sizeof(sAddr));
    if (res == -1) {
        perror("unix connect failed");
        return -1;
    }

    printf("unix connect succeed\n");

    while (1) {

        // (3) 进行通信，读写数据
        char buf[250] = {0};
        scanf("%s", buf);
        int w = send(sockfd, buf, strlen(buf), 0);
        printf("w = %d\n", w);
    
        if (buf[0] == '#') {
            break;
        }

        char buff[250] = {0};
        int r = recv(sockfd, buff, 250, 0);

        printf("r = %d,message = %s\n", r, buff);
    }

    // (4) 关闭socket套接字
    close(sockfd);

    return 0;
}

unix_tcp_server.c

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/un.h>

#define SERVICEPATHNAME "/home/china/s"

int main(int argc, char *argv[]) {

    unlink(SERVICEPATHNMAE);

    // (1) socket：创建一个套接字
    int sockfd =  socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd == -1) {
        perror("unix socket failed");
        return -1;
    }

    // (2) bind：把一个套接字和网络地址绑定到一起
    // 需要一个网络地址结构体
    struct sockaddr_un sAddr;
    memset(&sAddr, 0, sizeof(sAddr));
    sAddr.sun_family = AF_UNIX; // 协议族
    strcpy(sAddr.sun_path, SERVICEPATHNAME);

    int res = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&sAddr, sizeof(sAddr));
    if (res == -1) {
        perror("unix bind failed");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    printf("bind success\n");

    // (3) listen：让套接字进入"监听模式"
    res = listen(sockfd, 5);
    if (res == -1) {
        perror("unix listen failed");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    // 保存客户端的网络地址
    struct sockaddr_un cAddr;
    // 保存客户端的网络地址的长度
    socklen_t addrlen = sizeof(cAddr);

    // (4) 当没有客户端请求的时候,accept是阻塞的
    int confd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cAddr, &addrlen);
    if (confd == -1) {
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    printf("accept success\n");
    printf("client path:%s\n", cAddr.sun_path);

    while (1) {
    
        // (5) 进行通信，读写数据
        char buf[250] = {0};
        int r = recv(confd, buf, 250, 0);
        if (r != -1) {
            printf("r = %d,messagee = %s\n", r, buf);
        }

        if (buf[0] == '#') {
            close(confd);
            break;
        }
        send(confd, "hello", sizeof("hello"), 0);
    }

    // (6) 关闭socket套接字："四次挥手"
    close(sockfd);

    return 0;
}
2.2 基于UDP实现UNIX域协议

unix_udp_client.c

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/un.h>

#define SERVICEPATHNAME "/home/china/s"
#define CLIENTPATHNAME "/home/china/c"

int main(int argc, char *argv[]) {

    unlink(CLIENTPATHNAME);

    // 1. socket
    int sockfd =  socket(AF_UNIX, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd == -1) {
        perror("udp socket failed");
        return -1;
    }

    // 2. 必须bind
    // 需要一个网络地址结构体
    struct sockaddr_un cAddr;
    memset(&cAddr, 0, sizeof(cAddr));
    cAddr.sun_family = AF_UNIX; // 协议族
    strcpy(cAddr.sun_path, CLIENTPATHNAME);

    int res = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&cAddr, sizeof(cAddr));
    if (res == -1) {
        perror("unix bind failed");
        close(sockfd);
        return -1;
    }
    
    // 需要一个网络地址，指定发给哪一个服务器
    struct sockaddr_un sAddr;
    memset(&sAddr, 0, sizeof(sAddr));
    sAddr.sun_family = AF_UNIX; // 协议族
    strcpy(sAddr.sun_path, SERVICEPATHNAME);

    // 当服务器发信息给我时，保存该服务器的网络地址
    struct sockaddr_un server_addr;
    socklen_t addrlen = sizeof(server_addr);

    while (1) {
        // 2. sendto
        char buf[250] = {0};
        scanf("%s", buf);
        int w =  sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&sAddr, sizeof(sAddr));
        printf("w = %d\n", w);

        if (buf[0] == '#') { // 退出条件
            break;
        }

        // 3. recvfrom
        char buff[250] = {0};
        int r = recvfrom(sockfd, buff, 250, 0, (struct sockaddr*)&server_addr, &addrlen);
        if (r > 0) {
            printf("r = %d, buff = %s\n", r, buff);
            printf("server path:%s\n", server_addr.sun_path);
        }
    }

    // 4. close
    close(sockfd);

    return 0;
}

unix_udp_server.c

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/un.h>

#define SERVICEPATHNMAE "/home/china/s"

int main(int argc, char *argv[]) {

    unlink(SERVICEPATHNMAE);

    // 1. socket
    int sockfd =  socket(AF_UNIX, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd == -1) {
        perror("unix socket failed");
        return -1;
    }

    // 2. bind
    // 需要一个网络地址结构体
    struct sockaddr_un sAddr;
    memset(&sAddr, 0, sizeof(sAddr));
    sAddr.sun_family = AF_UNIX; // 协议族
    strcpy(sAddr.sun_path, SERVICEPATHNMAE);

    int res = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&sAddr, sizeof(sAddr));
    if (res == -1) {
        perror("unix bind failed");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    // 保存客户端的网络地址
    struct sockaddr_un cAddr;
    // 保存客户端的网络地址的长度
    socklen_t addrlen = sizeof(cAddr);

    while (1) {

        // 3. recvfrom
        char buf[250] = {0};
        int r = recvfrom(sockfd, buf, 250, 0, (struct sockaddr *)&cAddr, &addrlen);
        if (r > 0) {
            printf("r = %d, buf = %s\n", r, buf);
            printf("client path:%s\n", cAddr.sun_path);
        }

        // 4. sendto
        char buff[250] = {0};
        scanf("%s", buff);
        int w = sendto(sockfd, buff, strlen(buff), 0, (struct sockaddr *)&cAddr, addrlen);
        printf("w = %d\n", w);
    }

    // 5. close
    close(sockfd);

    return 0;
}
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