macOS跨进程通信: Unix Domain Socket 创建实例

macOS跨进程通信: Unix Domain Socket 创建实例

一： 简介

Socket 是 网络传输的抽象概念。
一般我们常用的有Tcp Socket和 UDP Scoket， 和类Unix 系统（包括Mac）独有的 Unix Domain Socket（UDX）。

  • Tcp Socket 能够跨电脑进行通信，即使是在同一个电脑下的多进程间通信，也会通过网卡进行数据传输，如果本地网卡的环回网络被禁用， 则会导致通信失败。
  • Unix Domain Socket，使用的是Liunx 系统中万物皆文件的概念，和有名管道的操作差不多，都是在文本创建一个特有的文件，用来在两个进程间通信，两个进程分别写入和读取文件流中的数据，达到传输的目的。 和Tcp Socket不一样的是不用借助网卡通信，限制比较小，传输的效率高。

这里主要针对 Unix Domain Socket进行研究.

在终端使用 ls -ll /tmp/
可以看到红圈中我们demo创建的Unix Domain Socket 文件。
Unix Domain Socket 会在 在第一列将会显示类型 s
这里还有其他类型的文件。其中p表示命名管道文件，d表示目录文件，l表示符号连接文件，-表示普通文件，s表示socket文件，c表示字符设备文件，b表示块设备文件。
在这里插入图片描述

二：主要函数

1. int socket (int domain, int type, int protocol) 创建socket 对象

  • domain 选择 AF_UNIX, 代表 unix domain socket
  • type. 选择SOCK_STREAM, socket 流
  • protocol 填0， 由系统选择

2. int bind(int sockfd, const struct sockaddr* myaddr, socklen_t addrlen)

将socket 绑定到对应 ip 和 端口上

  • sockfd 前面返回的描述符
  • myaddr 包含 通信 对象 路径的struct， 这里创建的是 /tmp/jimbo_udx_server.sock
  • addrlen前一个stuct的长度

3. int listen(int sockfd, int backlog)

调用后，本地socket 文件的状态变更

  • sockfd 前面返回的描述符
  • backlog 此socket 接收的客户端的数量

4. int accept (int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen)

阻塞式等待客户端接入，客户端接入后返回。
传入server的 sockfd，返回接入后的sockfd.
后面两个参数代表接口客户端的地址及struct长度

5. int read(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags)

接收客户端发来的数据

6. int write(int sockfd, const void *msg, int len, int flags)

服务器 往 客户端/服务器发送数据

7. int close(int sockfd) 或 Windows的 7. int closesocket(int sockfd)

关闭连接

三：demo代码

如下图，创建了两个进程，分别为服务器App， 客户端App.
UI 上点击发送按钮。 收到消息后可以在 控制台查看 输出。
在这里插入图片描述

1. 服务器端主要逻辑

  • 主要创建了socket一个 AF_UNIX和SOCK_STREAM 组合的socket

  • remove(...) 删除以前的sock 文件

  • bind 将文件路径和 socket 对象绑定在一起

  • listen() 开始监听

  • 启动子线程，在线程内 阻塞等待客户端连接(accept)，和接收客户端消息(read)

  • 启动客户端进程。 客户端内进行连接到这个服务器

  • 点击ui上的发送按钮，往客户端发送消息

    主要代码： ViewController.mm 文件代码

//
//  ViewController.m
//  Sockct_UDX_MainApp
//
//  Created by jimbo on 2024/1/5.
//#import "ViewController.h"
#include <sys/socket.h>const char * s_sock_path = "/tmp/jimbo_udx_server.sock";@interface ViewController ()
@property (weak) IBOutlet NSTextField *textLabel;@property (nonatomic, assign) int sfd;
@end@implementation ViewController- (void)viewDidLoad {[super viewDidLoad];/**int socket(int domain, int type, int protocol)AF_UNIX VS AF_INET(ipv4 tcp)SOCK_STREAM VS SOCK_DGRAM当protocol为0时，会自动选择type类型对应的默认协议。*/int sfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);self.sfd = sfd;if (sfd == -1) {perror("socket create failed!");return;}// 删除所有与路径名一致的既有文件，这样才能将 socket 绑定到这个路径名上if (remove(s_sock_path) == -1 && errno != ENOENT){perror("remove failed");return;}struct sockaddr_un addr  = {0};addr.sun_family = AF_UNIX;strcpy(addr.sun_path, s_sock_path);//bind 的时候会在文件路径创建响应的s_sock_path文件. (UI app 需要关闭沙盒才能有权限访问对应的路径)//当使用ls –ll列出时，UNIX domain socket 在第一列将会显示类型 s//扩展一下，这个位置还可以有其他几种选项：p、d、l、s、c、b和-://其中p表示命名管道文件，d表示目录文件，l表示符号连接文件，-表示普通文件，s表示socket文件，c表示字符设备文件，b表示块设备文件。int ret = bind(sfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr_un));if (ret == -1) {perror("bind faild!");return;}ret = listen(sfd, 5);if (ret == -1) {perror("listen failed!");return;}NSThread *th = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(subThreadWorker) object:nil];[th setName:@"udx thread"];[th start];NSLog(@"---start");//启动子进程 app client//启动子进程NSURL *subAppURL = [[NSBundle mainBundle] URLForResource:@"Sockct_UDX_SubApp" withExtension:@"app"];[[NSWorkspace sharedWorkspace] openURL:subAppURL configuration:[NSWorkspaceOpenConfiguration configuration] completionHandler:nil];
}- (void)subThreadWorker {NSLog(@"---subThreadWorker");ssize_t numRed = 0;static const int buffer_size = 100;char buffer[buffer_size];while (self.sfd != -1) {printf("服务器等待客户端%i连接...\n", self.sfd);//接受新链接， 并得到新的idself.sfd = accept(self.sfd, NULL, NULL);printf("收到客户端连接。 sfd:%i\n", self.sfd);if (self.sfd == -1) {perror("这是一个无效的连接!");break;}while ((numRed = read(self.sfd, buffer, buffer_size)) > 0) {printf("服务器收到客户端发的数据: %s\n", buffer);}if (numRed == -1) {perror("numRed == -1!");break;}if (close(self.sfd) == -1) {perror("close faild!");break;}printf("for over!\n");}printf("sub thread over!\n");//    exit(0);
}- (IBAction)sendMsgToClient:(id)sender {const  char *backBuffer = [self.textLabel.stringValue UTF8String];ssize_t sendLen =  write(self.sfd, backBuffer, strlen(backBuffer)+1);if (sendLen < 0) {printf("error:%i\n", errno);perror("服务器发送给客户端失败！reason:");} else {printf("服务器发送给客户端成功！len:%zi\n", sendLen);}
}@end

2. 客户端主要逻辑

  • 主要创建了socket一个 AF_UNIX和SOCK_STREAM 组合的socket
  • connect(...) 使用带服务器创建的sock 路径/tmp/jimbo_udx_server.sock 的结构体，和 socket 对象进行连接。 这样双方通信就建立了
  • read(...)在子线程 阻塞式 等待服务器的消息.
  • write(..) UI 按钮点击后，往服务器发消息

主要代码： ViewController.mm 文件代码

//
//  ViewController.m
//  Sockct_UDX_SubApp
//
//  Created by jimbo on 2024/1/5.
//#import "ViewController.h"
#include <sys/socket.h>const char * s_sock_path = "/tmp/jimbo_udx_server.sock";@interface ViewController ()
@property (weak) IBOutlet NSTextField *textLabel;@property (nonatomic, assign) int sfd;@end@implementation ViewController- (void)viewDidLoad {[super viewDidLoad];int sfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);self.sfd = sfd;if (sfd == -1) {perror("socket create failed!");return;}/*// client 也可以同事绑定一个路径。自己又当客户端又当服务器const char * s_sock_path_client = "/tmp/jimbo_udx_client.sock";// 删除所有与路径名一致的既有文件，这样才能将 socket 绑定到这个路径名上if (remove(s_sock_path_client) == -1 && errno != ENOENT){perror("remove jimbo_udx_client.sock failed");return;}struct sockaddr_un addr_client  = {0};addr_client.sun_family = AF_UNIX;strcpy(addr_client.sun_path, s_sock_path_client);//bind 的时候会在文件路径创建响应的s_sock_path文件. (UI app 需要关闭沙盒才能有权限访问对应的路径)//当使用ls –l列出时，UNIX domain socket 在第一列将会显示类型 s//扩展一下，这个位置还可以有其他几种选项：p、d、l、s、c、b和-://其中p表示命名管道文件，d表示目录文件，l表示符号连接文件，-表示普通文件，s表示socket文件，c表示字符设备文件，b表示块设备文件。int ret = bind(sfd, (struct sockaddr *)&addr_client, sizeof(struct sockaddr_un));if (ret == -1) {perror("bind  addr_client faild!");return;}*/struct sockaddr_un addr = {0};addr.sun_family = AF_UNIX;strcpy(addr.sun_path, s_sock_path);NSLog(@"准备connect");int ret = connect(self.sfd, (const struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));if (ret == -1) {perror("connect faild!");return;}NSLog(@"connect成功");[NSThread detachNewThreadWithBlock:^{//单独线程监听服务器发回来的消息static const int buffer_size = 100;char buffer[buffer_size];while (self.sfd != -1) {printf("等待服务的回调...\n");ssize_t len = read(self.sfd, buffer, buffer_size);printf("收到的服务器回馈长度：%zi\n", len);if (len <= 0) {printf("read error:%i\n", errno);perror("read failed");
//                assert(false); //需要判断是否服务器已经断开了的情况。exit(0);}else {printf("服务器返回的数据：%s\n", buffer);}}printf("等待服务器回调线程结束!\n");}];}- (IBAction)sendMegToServer:(id)sender {//发送消息const char *buf = [self.textLabel.stringValue UTF8String];size_t numWrite = strlen(buf) + 1;ssize_t writeSize = write(self.sfd, buf, numWrite);printf("numWrite: %zu writeSize:%zi\n", numWrite, writeSize);if (writeSize == -1) {perror("write failed!");return;}
}- (void)dealloc {if (self.sfd > 0) {NSLog(@"关闭 sfd");close(self.sfd);self.sfd = -1;}
}@end

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