linux基础编程：进程通信之套接字

在文章《linux基础编程：进程通信之System V IPC：消息队列，信号量，共享内存》开头部分，我们介绍了linux环境下的进程通信方式IPC分类。本节我们将介绍由贝尔实验室及BSD（加州大学伯克利分校的伯克利软件发布中心）提出的IPC工具：套接字接口。

套接字机制是管道概念的一个扩展。凭借这种机制，客户或者服务器系统的开发工作既可以在本地单机运行，也可以跨网络进行分布式进程间进行。但是套接字的创建和使用和管道是有区别的，它明确地将通信的两端应该分为客户端和服务端。

要使用套接字进行进程通信之间，首先必须使用系统调用socket，从系统中分配一个类似文件描述符的套接字描述符，下面我们首先来学习一下套接字描述符。

套接字描述符

套接字由三个属性来确定一个套接字的基本特性：域(domain)，类型(type)和协议(protocol)，并且利用套接字的地址作为套接字的名字，从而使得其他进程可以找到。

套接字域(domain)

和管道通信不同，套接字可以在基于本地文件系统，以及各种类型的互联网的环境下的进程间通信。因此需要通过一个参数指定套接字的在通信过程中使用的通信介质(互联网，本地文件系统等)。我们把这个参数称为域。 在linux文档中介绍了AF_UNIX/AF_LOCAL，AF_INET，AF_INET6 等10多种域。而其中以下面三种种最为常见：

• AF_UNIX/AF_LOCAL：UNIX文件系统域，即以本地文件系统为通信介质。
• AF_INET/AF_INET6：IPv4/IPv6互联网域，即以IPv4/IPv6为通信介质。

套接字类型(type)

套接字类型是指创建套接字的应用程序要使用的通信服务类型。主要有下面三种:流套接字（SOCK_STREAM），数据报套接字（SOCK_DGRAM），原始套接字(SOCK_RAW)。

• 流套接字（SOCK_STREAM）：流套接字用于提供面向连接、可靠的数据传输服务。该服务将保证数据能够实现无差错、无重复发送，并按顺序接收。
• 数据报套接字（SOCK_DGRAM）：数据报套接字提供了一种无连接的服务。该服务并不能保证数据传输的可靠性，数据有可能在传输过程中丢失或出现数据重复，且无法保证顺序地接收到数据。
• 原始套接字(SOCK_RAW)：原始套接字相当于未定义规则的套接字，它的具体行为和它将要使用的套接字协议相关。

对于AF_UNIX/AF_LOCAL本地套接字来说，流套接字（SOCK_STREAM）相当于在本地进程之间建立起一条数据通道；数据报式套接字（SOCK_DGRAM）相当于单纯的发送消息，在进程通信过程中，理论上可能会有信息丢失、复制或者不按先后次序到达的情况，但由于其在本地通信，不通过外界网络，这些情况出现的概率很小。

对于AF_INET/AF_INET6互联网套接字来说，不同的套接字类型对应了不同的底层的网络协议。流套接字（SOCK_STREAM）：网络套接字使用了传输控制协议，即TCP（The Transmission Control Protocol）协议，来保证实现可靠的数据服务。数据报套接字（SOCK_DGRAM）：数据报套接字使用UDP（User Datagram Protocol）协议进行数据的传输。由于数据包套接字不能保证数据传输的可靠性，对于有可能出现的数据丢失情况，需要在程序中做相应的处理。原始套接字(SOCK_RAW)：原始套接字与标准套接字（标准套接字指的是前面介绍的流套接字和数据报套接字）的区别在于：原始套接字可以读写内核没有处理的IP数据包，而流套接字只能读取TCP协议的数据，数据报套接字只能读取UDP协议的数据。因此，如果要访问其他协议发送数据必须使用原始套接字。

另外，从linux2.6版本以后，还可以通过套接字类型来指定套接字的行为。通过上面三种和SOCK_NONBLOCK 进行OR操作，可以指定套接字为非阻塞套接字

套接字协议(protocol)

套接字协议来用来指定三种套接字类型所对应的底层通信协议。对于流套接字（SOCK_STREAM）和数据报套接字（SOCK_DGRAM），一般都只是使用默认值。即流套接字对应TCP/IP，数据报套接字对应UDP。当使用原始套接字时，可以使用特定的套接字协议来进行开发。

创建套接字描述符

#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>

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