Linux 下的 socket

1、简介

  Socket，中文常称为“套接字”，是 UNIX 操作系统中引入的一种通信抽象接口，用于支持不同进程之间，特别是不同主机之间的通信。在 UNIX 哲学中，“一切皆文件”，包括网络通信也不例外。Socket 就是这种设计理念的延伸 —— 它被视为一种“特殊的文件”，可以通过经典的打开（open）→ 读写（read/write）→ 关闭（close） 的方式进行操作。

🧱 Socket 的起源与设计初衷

  Socket 接口最早于 1983 年发布的 4.2BSD（Berkeley UNIX） 中引入，其主要目标是提供一套通用的编程接口来支持 TCP/IP 网络协议栈，以实现不同主机之间的通信。它统一了网络通信的编程模型，使程序员能够像操作本地文件一样操作网络连接，从而大大降低了开发网络应用的门槛。

🖧 UNIX 域 Socket 的扩展用途

  随着 socket 接口的普及与发展，系统设计者进一步扩展了其用途，推出了 UNIX 域 socket（也称为本地域 socket，地址族为 AF_UNIX 或 AF_LOCAL），用于同一主机内进程之间的通信（IPC）。UNIX 域 socket 有以下特点：

• 不经过 TCP/IP 协议栈，不使用网卡；
• 通信地址使用文件系统路径（如 /tmp/mysock）；
• 性能高、开销小，适合高频本地通信场景。

📌 值得注意的是，UNIX 域 socket 并非最初 socket 设计的目的，它是在 socket 接口成功应用于网络通信之后，对接口机制的本地扩展，属于“附加增强功能”

🔁 Socket 与进程通信的关系

跨主机通信（网络通信）

• 使用网络 socket（AF_INET, AF_INET6）；
• 应用场景：Web 服务、分布式系统、远程调用等；
• 通信通过 IP 地址和端口，走 TCP/UDP 协议。

同主机进程通信（本地 IPC）

• 使用 UNIX 域 socket（AF_UNIX）；
• 应用场景：nginx 与 php-fpm、MySQL 客户端与本地数据库通信；
• 不走网络协议栈，效率更高。

2、不同主机间的通信

下面这篇文章，详细介绍了 Linux 下的 socket 网络通信。本篇文章这里不再赘述。

Linux Socket 编程入门——浅显易懂

3、相同主机不同进程间通信

3.1 服务端

// unix_server.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>
#include <unistd.h>#define SOCKET_PATH "/tmp/unix_socket_example"int main() {int server_fd, client_fd;struct sockaddr_un addr;char buffer[128];// 创建 socketserver_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);if (server_fd < 0) {perror("socket");exit(EXIT_FAILURE);}// 删除旧 socket 文件（如果存在）unlink(SOCKET_PATH);// 设置地址结构memset(&addr, 0, sizeof(struct sockaddr_un));addr.sun_family = AF_UNIX;strncpy(addr.sun_path, SOCKET_PATH, sizeof(addr.sun_path) - 1);// 绑定if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr_un)) < 0) {perror("bind");close(server_fd);exit(EXIT_FAILURE);}// 监听if (listen(server_fd, 5) < 0) {perror("listen");close(server_fd);exit(EXIT_FAILURE);}printf("Server waiting for connection...\n");// 接受连接client_fd = accept(server_fd, NULL, NULL);if (client_fd < 0) {perror("accept");close(server_fd);exit(EXIT_FAILURE);}// 接收数据ssize_t n = read(client_fd, buffer, sizeof(buffer) - 1);if (n > 0) {buffer[n] = '\0';printf("Received from client: %s\n", buffer);}// 发送响应const char *reply = "Hello from server!";write(client_fd, reply, strlen(reply));// 清理close(client_fd);close(server_fd);unlink(SOCKET_PATH);return 0;
}

3.2 客户端

// unix_client.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>
#include <unistd.h>#define SOCKET_PATH "/tmp/unix_socket_example"int main() {int sockfd;struct sockaddr_un addr;char buffer[128];// 创建 socketsockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);if (sockfd < 0) {perror("socket");exit(EXIT_FAILURE);}// 设置地址结构memset(&addr, 0, sizeof(struct sockaddr_un));addr.sun_family = AF_UNIX;strncpy(addr.sun_path, SOCKET_PATH, sizeof(addr.sun_path) - 1);// 连接到服务器if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr_un)) < 0) {perror("connect");close(sockfd);exit(EXIT_FAILURE);}// 发送数据const char *msg = "Hello from client!";write(sockfd, msg, strlen(msg));// 接收回应ssize_t n = read(sockfd, buffer, sizeof(buffer) - 1);if (n > 0) {buffer[n] = '\0';printf("Received from server: %s\n", buffer);}close(sockfd);return 0;
}

编译：

gcc unix_server.c -o server
gcc unix_client.c -o client

3.3 运行结果

服务端：

liangjie@liangjie-virtual-machine:~/Desktop/cfp$ ./server
Server waiting for connection...
Received from client: Hello from client!

客户端：

liangjie@liangjie-virtual-machine:~/Desktop/cfp$ ./client 
Received from server: Hello from server!