socket API原本是為網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)計的，但后來在socket的框架上發(fā)展出一種IPC機制，就是UNIX Domain Socket。雖然網(wǎng)絡(luò)socket也可用于同一臺主機的進程間通訊（通過loopback地址127.0.0.1），但是UNIX Domain Socket用于IPC更有效率：不需要經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，不需要打包拆包、計算校驗和、維護序號和應(yīng)答等，只是將應(yīng)用層數(shù)據(jù)從一個進程拷貝到另一個進程。這是因為，IPC機制本質(zhì)上是可靠的通訊，而網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是為不可靠的通訊設(shè)計的。UNIX Domain Socket也提供面向流和面向數(shù)據(jù)包兩種API接口，類似于TCP和UDP，但是面向消息的UNIX Domain Socket也是可靠的，消息既不會丟失也不會順序錯亂。
UNIX Domain Socket是全雙工的，API接口語義豐富，相比其它IPC機制有明顯的優(yōu)越性，目前已成為使用最廣泛的IPC機制，比如X Window服務(wù)器和GUI程序之間就是通過UNIX Domain Socket通訊的。
使用UNIX Domain Socket的過程和網(wǎng)絡(luò)socket十分相似，也要先調(diào)用socket()創(chuàng)建一個socket文件描述符，address family指定為AF_UNIX，type可以選擇SOCK_DGRAM或SOCK_STREAM，protocol參數(shù)仍然指定為0即可。
UNIX Domain Socket與網(wǎng)絡(luò)socket編程最明顯的不同在于地址格式不同，用結(jié)構(gòu)體sockaddr_un表示，網(wǎng)絡(luò)編程的socket地址是IP地址加端口號，而UNIX Domain Socket的地址是一個socket類型的文件在文件系統(tǒng)中的路徑，這個socket文件由bind()調(diào)用創(chuàng)建，如果調(diào)用bind()時該文件已存在，則bind()錯誤返回。
以下程序?qū)NIX Domain socket綁定到一個地址。
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <stddef.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>
int main(void)
{
int fd, size;
struct sockaddr_un un;
memset(&un, 0, sizeof(un));
un.sun_family = AF_UNIX;
strcpy(un.sun_path, "foo.socket");
if ((fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
perror("socket error");
exit(1);
}
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);
}
注意程序中的offsetof宏，它在stddef.h頭文件中定義：
#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((int)&((TYPE *)0)->MEMBER)
offsetof(struct sockaddr_un, sun_path)就是取sockaddr_un結(jié)構(gòu)體的sun_path成員在結(jié)構(gòu)體中的偏移，也就是從結(jié)構(gòu)體的第幾個字節(jié)開始是sun_path成員。想一想，這個宏是如何實現(xiàn)這一功能的？
該程序的運行結(jié)果如下。
$ ./a.out
UNIX domain socket bound
$ ls -l foo.socket
srwxrwxr-x 1 user 0 Aug 22 12:43 foo.socket
$ ./a.out
bind error: Address already in use
$ rm foo.socket
$ ./a.out
UNIX domain socket bound
以下是服務(wù)器的listen模塊，與網(wǎng)絡(luò)socket編程類似，在bind之后要listen，表示通過bind的地址（也就是socket文件）提供服務(wù)。
#include <stddef.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>
#include <errno.h>
#define QLEN 10
/*
* Create a server endpoint of a connection.
* Returns fd if all OK, <0 on error.
*/
int serv_listen(const char *name)
{
int fd, len, err, rval;
struct sockaddr_un un;
/* create a UNIX domain stream socket */
if ((fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
return(-1);
unlink(name); /* in case it already exists */
/* fill in socket address structure */
memset(&un, 0, sizeof(un));
un.sun_family = AF_UNIX;
strcpy(un.sun_path, name);
len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(name);
/* bind the name to the descriptor */
if (bind(fd, (struct sockaddr *)&un, len) < 0) {
rval = -2;
goto errout;
}
if (listen(fd, QLEN) < 0) { /* tell kernel we're a server */
rval = -3;
goto errout;
}
return(fd);
errout:
err = errno;
close(fd);
errno = err;
return(rval);
}
以下是服務(wù)器的accept模塊，通過accept得到客戶端地址也應(yīng)該是一個socket文件，如果不是socket文件就返回錯誤碼，如果是socket文件，在建立連接后這個文件就沒有用了，調(diào)用unlink把它刪掉，通過傳出參數(shù)uidptr返回客戶端程序的user id。
#include <stddef.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>
#include <errno.h>
int serv_accept(int listenfd, uid_t *uidptr)
{
int clifd, len, err, rval;
time_t staletime;
struct sockaddr_un un;
struct stat statbuf;
len = sizeof(un);
if ((clifd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&un, &len)) < 0)
return(-1); /* often errno=EINTR, if signal caught */
/* obtain the client's uid from its calling address */
len -= offsetof(struct sockaddr_un, sun_path); /* len of pathname */
un.sun_path[len] = 0; /* null terminate */
if (stat(un.sun_path, &statbuf) < 0) {
rval = -2;
goto errout;
}
if (S_ISSOCK(statbuf.st_mode) == 0) {
rval = -3; /* not a socket */
goto errout;
}
if (uidptr != NULL)
*uidptr = statbuf.st_uid; /* return uid of caller */
unlink(un.sun_path); /* we're done with pathname now */
return(clifd);
errout:
err = errno;
close(clifd);
errno = err;
return(rval);
}
以下是客戶端的connect模塊，與網(wǎng)絡(luò)socket編程不同的是，UNIX Domain Socket客戶端一般要顯式調(diào)用bind函數(shù)，而不依賴系統(tǒng)自動分配的地址。客戶端bind一個自己指定的socket文件名的好處是，該文件名可以包含客戶端的pid以便服務(wù)器區(qū)分不同的客戶端。
#include <stdio.h>
#include <stddef.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>
#include <errno.h>
#define CLI_PATH "/var/tmp/" /* +5 for pid = 14 chars */
/*
* Create a client endpoint and connect to a server.
* Returns fd if all OK, <0 on error.
*/
int cli_conn(const char *name)
{
int fd, len, err, rval;
struct sockaddr_un un;
/* create a UNIX domain stream socket */
if ((fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
return(-1);
/* fill socket address structure with our address */
memset(&un, 0, sizeof(un));
un.sun_family = AF_UNIX;
sprintf(un.sun_path, "%s%05d", CLI_PATH, getpid());
len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(un.sun_path);
unlink(un.sun_path); /* in case it already exists */
if (bind(fd, (struct sockaddr *)&un, len) < 0) {
rval = -2;
goto errout;
}
/* fill socket address structure with server's address */
memset(&un, 0, sizeof(un));
un.sun_family = AF_UNIX;
strcpy(un.sun_path, name);
len = offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(name);
if (connect(fd, (struct sockaddr *)&un, len) < 0) {
rval = -4;
goto errout;
}
return(fd);
errout:
err = errno;
close(fd);
errno = err;
return(rval);
}