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每天3分鐘操作系統修鍊秘籍(17):進程間通信(3):套接字

套接字

套接字(Socket)用於協調不同計算機上的進程間通信,也就是基於網絡的通信。當然,也可以在本機上使用套接字進行進程間的通信。

套接字通信的方式非常多,有Unix域套接字、TCP套接字、UDP套接字、鏈路層套接字等等。但最常用的肯定是TCP套接字。所以,這裏介紹下TCP Socket通信方式,稍後再單獨介紹Unix域套接字。

TCP Socket用於客戶端、服務端的基於TCP協議的通信,所以在客戶端和服務端均需要創建一個套接字。創建TCP套接字時會返回這個套接字的文件描述符,可通過這個文件描述符對套接字進行讀和寫操作。

對比一下,當一個程序需要對一個磁盤文件同時進行讀寫操作(在命令行下似乎沒有找到這種命令,但通過編程方式是很容易實現的)時,由於只通過單個文件描述符同時負責讀和寫,很可能需要通過不斷移動文件指針的方式來改變讀寫的位置,否則數據很容易錯亂。

而TCP套接字也是通過單個文件描述符進行讀寫套接字的,為了保證讀和寫的位置不錯亂,操作系統在內核空間為每個TCP套接字維護了兩個buffer空間,一個buffer用於寫、一個buffer用於讀。提供讀的buffer空間稱為recv buffer,提供寫的buffer空間稱為send buffer,它們統稱為socket buffer

所以,服務端和客戶端通過兩個套接字通信就簡單了,一端向send buffer寫數據,該buffer的數據會通過已經建立好的TCP連接發送到另一端的recv buffer,於是另一端只需從recv buffer中讀數據即可實現不同計算機上的進程間通信。過程如圖。

Unix域套接字

Unix域套接字是套接字的一種,用於本機進程間通信,一般用來實現雙向通信的管道。Unix域套接字是比網絡套接字輕量級且高效的多,因為它不涉及網絡通信,不需要監聽連接,不需要綁定地址,不需要關心協議類型,等等。

創建Unix域套接字后返回兩個文件描述符,這兩個文件描述符均對套接字可讀、可寫,從而實現全雙工的雙向通信。

同樣的,為了避免使用單個文件描述符同時讀、寫造成的數據錯亂,Unix域套接字也有兩個buffer空間。

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