Unix/Linux编程：socketpair
理论
管道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
- 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；
- 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；
- 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
#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;}int size = write(socket_pair[0], str, strlen(str));//可以读取成功；read(socket_pair[1], buf, size);printf("Read result: %s\n",buf);return EXIT_SUCCESS;
}
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
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