Unix域套接字-Unix Domain Socket（轉）

add by zhj: Unix Domain Socket是網絡socket的優化，適用於服務端與客戶端在同一台機器上的情況。相比網絡socket，它可以提高通信效率

原文：https://www.jianshu.com/p/dc78b7ca006a

作者：喵帕斯0_0

來源：簡書

最近在搭建Nginx+Gunicorn的時候，返現這兩個進程可以通過一個后綴為.sock的文件進行進程之間的通訊，之前遇到的大多數都是通過管道或TCP連接進行通訊，因此花了點時間研究一下。

Nginx中有一段配置是這樣的：

  upstream app_server {
    # fail_timeout=0 means we always retry an upstream even if it failed
    # to return a good HTTP response

    # for UNIX domain socket setups
    server unix:/tmp/gunicorn.sock fail_timeout=0;

    # for a TCP configuration
    # server 192.168.0.7:8000 fail_timeout=0;
  }

Unix Domain Socket稱為Unix域套接字，簡稱UDS，是基於Socket API的基礎上發展而來的，Socket API原本適用於不同機器上進程間的通訊，當然也可用於同一機器上不同進程的通訊（通過localhost），后來在此基礎上，發展出專門用於進程間通訊的IPC機制，UDS與原來的網絡Socket相比，僅僅只需要在進程間復制數據，無需處理協議、計算校驗和、維護序號、添加和刪除網絡爆頭、發送確認報文，因此更高效，速度更快。UDS提供了和TCP/UDP類似的流和數據包，但這兩種都是可靠的，消息不會丟失也不會亂序。

UDS的創建與網絡Socket的創建類似：

1. 創建一個Socket，指定family為AF_UNIX，type支持SOCK_STRAEM和SOCK_DGRAM兩種；
2. bind地址，與網絡Socket不同，UDS所綁定的對象是一個文件；
3. 開始監聽accept；
4. 接收請求accept，為每個連接建立新的套接字，並從監聽隊列隊列中移除。

下面是一個python寫的echo服務器端演示代碼：

import socket
import os

server_address = "/Users/Temp/socket.sock"

if os.path.exists(server_address):
    raise Exception("The sock file is exist")

server_socket = socket.socket(socket.AF_UNIX, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.bind(server_address)
server_socket.listen(1)

try:
    while True:
        print("Start accept!")

        client_socket,client_address = server_socket.accept()
        
        while True:
            print("Connect from:", client_address)

            data = client_socket.recv(1024)
            if not data:
                print("Connection closed by client!\n")
                break
            else:
                print("Received:", data)
                print("Send back:", client_socket.sendall(data))

    os.unlink(server_address)
except Exception as e:
    print(e)
    if os.path.exists(server_address):
        os.unlink(server_address)

UDS的客戶端和網絡Socket一樣，只不過connect的是一個文件，如下是pyrhon寫的客戶端演示代碼：

import socket
import os
import time

server_address = "/Users/Temp/socket.sock"

if not os.path.exists(server_address):
    raise Exception("The sock file is not exist")

print("Connect to socket:", server_address)
client_socket = socket.socket(socket.AF_UNIX, socket.SOCK_STREAM)
try:
    client_socket.connect(server_address)
except Exception as e:
    print(e)
    raise


def send_test(client_socket, send_data):
    time.sleep(1)
    print("Send:", send_data)
    client_socket.send(send_data)
    time.sleep(1)
    recv_data = client_socket.recv(1024)
    print("Echo:", recv_data)


print("Start communication!")
send_data = b"Hello, world!"
send_test(client_socket, send_data)
send_data = b"My name is Tom!"
send_test(client_socket, send_data)
print("Close connection!")
client_socket.close()

運行結果如下：

Connect to socket: /Users/Temp/socket.sock
Start communication!
Send: b'Hello, world!'
Echo: b'Hello, world!'
Send: b'My name is Tom!'
Echo: b'My name is Tom!'
Close connection!

還有一種簡單的方式可以快速的創建非命名的匿名UDS(類似於管道)，利用函數 socket.socketpair([family[, type[, proto]]])，但這種方式通用性不強，只能用於父子進程之間使用，無法在無關進程中使用。