随笔-88  评论-224  文章-23  trackbacks-0
    socket pair,也称套接字管道,主要用来实现进程内或进程间的一对一的全双工或半双工通信,在IO复用模型(如select,poll,epoll等)中起到通知中断退出循环的作用,在类UNIX系统中已经有现成的实现,API为socketpair,但在Windows系统中没有,因此本文主要讲述Windows平台下soketpair的实现及应用,支持IPv4和IPv6下的tcp、udp套接字管道。
   对tcp的实现原理是一端在回环地址和某端口上监听接受另一端的连接;而udp的实现原理是先在两端各自绑定回环地址和某端口,然后设定对端地址(调用connect实现)。绑定的回环地址在IPv4和IPv6下分别是127.0.0.10:0:0:0:0:0:0:1,而端口由系统分配。这里的实现具有以下特点:
   ● unix仅支持af_unix或af_local地址族,windows仅支持af_init和af_init6地址族。
   ● 仅限于进程内或父子进程间通信,需文件系统路径名的机制以支持无关进程间的通信。
   ● unix使用它作进程间通信比标准套接字高效。

接口
   socketpair创建成功返回0,否则返回-1。
 1#ifdef WIN32
 2#include <winsock2.h>
 3#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
 4#endif
 5
 6#ifdef WIN32
 7typedef SOCKET socket_t;
 8int socketpair(int family,int type,int protocol,SOCKET sock[2]);
 9#else
10typedef int socket_t;
11#include <sys/socket.h>
12#endif

实现
   字节流类型由socketpair_stream实现,数据报类型由socketpair_dgram实现。
  1#ifdef WIN32
  2#include <ws2tcpip.h>
  3
  4static int socketpair_stream(struct addrinfo* ai,SOCKET sock[2])
  5{
  6    SOCKET listener,client = INVALID_SOCKET,server = INVALID_SOCKET;
  7    int opt = 1;
  8
  9    listener = socket(ai->ai_family,ai->ai_socktype,ai->ai_protocol);
 10    if (INVALID_SOCKET==listener)
 11        goto fail;
 12
 13    setsockopt(listener,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,(const char*)&opt, sizeof(opt)); 
 14
 15    if(SOCKET_ERROR==bind(listener,ai->ai_addr,ai->ai_addrlen))
 16        goto fail;
 17
 18    if (SOCKET_ERROR==getsockname(listener,ai->ai_addr,(int*)&ai->ai_addrlen))
 19        goto fail;
 20
 21    if(SOCKET_ERROR==listen(listener,SOMAXCONN))
 22        goto fail;
 23
 24    client = socket(ai->ai_family,ai->ai_socktype,ai->ai_protocol);
 25    if (INVALID_SOCKET==client)
 26        goto fail;
 27
 28    if (SOCKET_ERROR==connect(client,ai->ai_addr,ai->ai_addrlen))
 29        goto fail;
 30
 31    server = accept(listener,0,0);
 32    if (INVALID_SOCKET==server)
 33        goto fail;
 34
 35    closesocket(listener);
 36    sock[0= client, sock[1= server;
 37    return 0;
 38
 39fail:
 40    if(INVALID_SOCKET!=listener)
 41        closesocket(listener);
 42    if (INVALID_SOCKET!=client)
 43        closesocket(client);
 44    return -1;
 45}

 46
 47static int socketpair_dgram(struct addrinfo* ai,SOCKET sock[2])
 48{
 49    SOCKET client = INVALID_SOCKET,server=INVALID_SOCKET;
 50    struct addrinfo addr,*res = NULL;
 51    const char* address;
 52    int opt = 1;
 53
 54    server = socket(ai->ai_family,ai->ai_socktype,ai->ai_protocol);
 55    if (INVALID_SOCKET==server)
 56        goto fail;
 57
 58    setsockopt(server,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,(const char*)&opt, sizeof(opt)); 
 59
 60    if(SOCKET_ERROR==bind(server,ai->ai_addr,ai->ai_addrlen))
 61        goto fail;
 62
 63    if (SOCKET_ERROR==getsockname(server,ai->ai_addr,(int*)&ai->ai_addrlen))
 64        goto fail;
 65
 66    client = socket(ai->ai_family,ai->ai_socktype,ai->ai_protocol);
 67    if (INVALID_SOCKET==client)
 68        goto fail;
 69
 70    memset(&addr,0,sizeof(addr));
 71    addr.ai_family = ai->ai_family;
 72    addr.ai_socktype = ai->ai_socktype;
 73    addr.ai_protocol = ai->ai_protocol;
 74
 75    if (AF_INET6==addr.ai_family)
 76        address = "0:0:0:0:0:0:0:1";
 77    else
 78        address = "127.0.0.1";
 79
 80    if (getaddrinfo(address,"0",&addr,&res))
 81        goto fail;
 82
 83    setsockopt(client,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,(const char*)&opt, sizeof(opt)); 
 84    if(SOCKET_ERROR==bind(client,res->ai_addr,res->ai_addrlen))
 85        goto fail;
 86
 87    if (SOCKET_ERROR==getsockname(client,res->ai_addr,(int*)&res->ai_addrlen))
 88        goto fail;
 89
 90    if (SOCKET_ERROR==connect(server,res->ai_addr,res->ai_addrlen))
 91        goto fail;
 92
 93    if (SOCKET_ERROR==connect(client,ai->ai_addr,ai->ai_addrlen))
 94        goto fail;
 95
 96    freeaddrinfo(res);
 97    sock[0= client, sock[1= server;
 98    return 0;
 99
100fail:
101    if (INVALID_SOCKET!=client)
102        closesocket(client);
103    if (INVALID_SOCKET!=server)
104        closesocket(server);
105    if (res)
106        freeaddrinfo(res);
107    return -1;
108}

109
110int socketpair(int family,int type,int protocol,SOCKET sock[2])
111{
112    const char* address;
113    struct addrinfo addr,*ai;
114    int ret = -1;
115
116    memset(&addr,0,sizeof(addr));
117    addr.ai_family = family;
118    addr.ai_socktype = type;
119    addr.ai_protocol = protocol;
120
121    if (AF_INET6==family)
122        address = "0:0:0:0:0:0:0:1";
123    else
124        address = "127.0.0.1";
125
126    if (0==getaddrinfo(address,"0",&addr,&ai))
127    {
128        if (SOCK_STREAM==type)
129            ret = socketpair_stream(ai,sock);
130        else if(SOCK_DGRAM==type)
131            ret = socketpair_dgram(ai,sock); 
132        freeaddrinfo(ai);
133    }

134    return ret;
135}

138#endif

应用
 1    //ipv4字节流套接字管道
 2    ret = socketpair(AF_INET,SOCK_STREAM,0,sock);
 3    if (-1==ret) return -1;
 4
 5    ret = send(sock[0],"ipv4 tcp: hello sock 1\n",24,0);
 6    ret = recv(sock[1],buf,sizeof(buf),0);
 7    OutputDebugStringA(buf);
 8    
 9    ret = send(sock[1],"ipv4 tcp: hello sock 0\n",24,0);
10    ret = recv(sock[0],buf,sizeof(buf),0);
11    OutputDebugStringA(buf);
12
13    //ipv4数据报套接字管道
14    ret = socketpair(AF_INET,SOCK_DGRAM,0,sock);
15    if (-1==ret) return -1;
16
17    ret = send(sock[0],"ipv4 udp: hello sock 1\n",24,0);
18    ret = recv(sock[1],buf,sizeof(buf),0);
19    OutputDebugStringA(buf);
20
21    ret = sendto(sock[1],"ipv4 udp: hello sock 0\n",24,0,NULL,0);
22    ret = recvfrom(sock[0],buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr*)&r_addr,&r_len);
23    OutputDebugStringA(buf);
24
25    //ipv6字节流套接字管道
26    ret = socketpair(AF_INET6,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP,sock);
27    if (-1==ret) return -1;
28
29    ret = send(sock[0],"ipv6 tcp: hello sock 1\n",24,0);
30    ret = recv(sock[1],buf,sizeof(buf),0);
31    OutputDebugStringA(buf);
32
33    ret = send(sock[1],"ipv6 tcp: hello sock 0\n",24,0);
34    ret = recv(sock[0],buf,sizeof(buf),0);
35    OutputDebugStringA(buf);
36
37    //ipv6数据报套接字管道
38    ret = socketpair(AF_INET6,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP,sock);
39    if (-1==ret) return -1;
40
41    ret = send(sock[0],"ipv6 udp: hello sock 1\n",24,0);
42    ret = recv(sock[1],buf,sizeof(buf),0);
43    OutputDebugStringA(buf);
44
45    ret = sendto(sock[1],"ipv6 udp: hello sock 0\n",24,0,NULL,0);
46    ret = recvfrom(sock[0],buf,sizeof(buf),0,NULL,0);
47    OutputDebugStringA(buf);
   从上可得,对于已连接的udp套接字,可调用recv或recvfrom接收数据,调用send或sendto发送数据,但调用sendto则不能指定目标地址。测试主机需支持IPv4和IPv6双协议栈,输出如下:
ipv4 tcp: hello sock 1
ipv4 tcp: hello sock 
0
ipv4 udp: hello sock 
1
ipv4 udp: hello sock 
0
ipv6 tcp: hello sock 
1
ipv6 tcp: hello sock 
0
ipv6 udp: hello sock 
1
ipv6 udp: hello sock 
0
posted on 2012-06-17 03:02 春秋十二月 阅读(2094) 评论(3)  编辑 收藏 引用 所属分类: Network

评论:
# re: 一种简单的跨平台套接字管道 2012-06-18 13:30 | HASKELL
非父子进程间通信无法实现。
  回复  更多评论
  
# re: 一种简单的跨平台套接字管道 2015-11-05 13:40 | IT搬运工
windows仅支持af_init和af_init6地址族有错别字么?

af_init和af_init6  回复  更多评论
  
# re: 一种简单的跨平台套接字管道 2015-11-05 16:43 | IT搬运工
if (AF_INET6==family)
address = "0:0:0:0:0:0:0:1";

为什么不是 ::1 ?

记得0.0.0.0对应::
127.0.0.1对应::1  回复  更多评论
  

只有注册用户登录后才能发表评论。
【推荐】超50万行VC++源码: 大型组态工控、电力仿真CAD与GIS源码库
网站导航: 博客园   IT新闻   BlogJava   知识库   博问   管理