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php 进程通信系列 （五）socket unix域套接字

2023-10-10 10:17

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php 进程通信系列 （五）socke unix域套接字

常见进程通信方式

在这里插入图片描述

Unix socket （套接字）介绍

现实世界中两个人进行信息交流的整个过程被称作一次通信（Communication），通信的双方被称为端点（Endpoint）。

工具通讯环境的不同，端点之间可以选择不同的工具进行通信，距离近可以直接对话，距离远可以选择打电话、微信聊天。这些工具就被称为 Socket。
在这里插入图片描述

同理，在计算机中也有类似的概念：
在 Unix 中，一次通信由两个端点组成，例如 HTTP 服务端和 HTTP 客户端。
端点之间想要通信，必须借助某些工具，Unix 中端点之间使用 Socket 来进行通信。

Socket 原本是为网络通信而设计的，但后来在 Socket 的框架上发展出一种 IPC 机制，就是 UDS。
Unix Domain Socket（UDS，Unix 域套接字），它还有另一个名字叫 IPC（inter-process communication，进程间通信）。

使用 UDS 的好处显而易见：不需要经过网络协议栈，不需要打包拆包、计算校验和、维护序号和应答等，只是将应用层数据从一个进程拷贝到另一个进程。这是因为，IPC 机制本质上是可靠的通讯，而网络协议是为不可靠的通讯设计的。

UDS 与网络 Socket 最明显的区别在于，网络 Socket 地址是 IP 地址加端口号，而 UDS 的地址是一个 Socket 类型的文件在文件系统中的路径，一般名字以 .sock 结尾。

这个 Socket 文件可以被系统进程引用，两个进程可以同时打开一个 UDS 进行通信，而且这种通信方式只会发生在系统内核里，不会在网络上进行传播。

特别说明：本文中提到的“Socket”、“网络套接字”、“套接字”，如无特殊指明，指的都是同一个东西。

实际上，Socket 通信不仅可以跨网络与不同主机的进程间通信，还可以在同主机上进程间通信，这就是今天介绍的 unix 域套接字。

一些理论基础：

  1. 套接字是什么？

套接字也就是socket实际上是一种连接

  1. 套接字通信域类型：

ipv4[AF_INET] 是跨机器，通信需要经过网卡，需要绑定IP，端口（绑定的原因是便于寻址，ip主要用于确认通信的机器，端口用于确定与哪个进程通信）

ipv6[AF_INET6] 是跨机器，通信需要经过网卡，需要绑定IP，端口

UNIX[AF_UNIX,AF_LOCAL] unix域也叫本地域，通信的时候不需要绑定ip端口不需要网卡，不经过网络

unix 域套接字有两种与管道类似，分为有命名的【创建好的unix域套接字需要绑定地址，它是一个比较特殊文件，socket 文件】，既能实现父子进程通信，也能实现不同进程间通信

无命名的【创建好的unix域套接字不需要绑定地址】,只能实现血缘关系进程通信，比如父子进程通信

  1. 比较常用套接字类型：tcp，udp

tcp： 需要连接（三次握手），是可靠的，有序的，错误丢包可重传的，字节流服务

udp： 不需要连接，不可靠，数据长度固定的，数据报服务

注意: 本地 socket 的编程接口和 IPv4 、IPv6 套接字编程接口是一致的，可以支持「字节流」和「数据报」两种协议，也就是说unix 域套接字也支持 tpc,upd 两种套接字类型，不过对于unix 域的 upd是可靠的，有序的这个由内核实现；

我们来看看php创建 无命名本地域 socket 的函数：

//创建一对无命名的，相互连接的UNIX 域套接字stream_socket_pair(int $domain, int $type, int $protocol): array|false

三个参数分别代表：

根据创建 socket 类型的不同，通信的方式也就不同：

  1. 下面我们通过stream_socket_pair() 函数创建父子进程通信例子
<?php//创建一对连接的、不可区分的套接字流,成功时返回一个包含两个套接字资源的数组$fd = stream_socket_pair(STREAM_PF_UNIX,STREAM_SOCK_STREAM,STREAM_IPPROTO_IP);//$fd[0]  可用于读//$fd[1]  可用于写$pid = pcntl_fork();//fork 一个子进程if($pid == 0){// $pid == 0 表示子进程执行逻辑    while(1){// 循环 读取套接字为0的流，读取长度设置为128字节        $data = fread($fd[0],128);        if($data){// 如果读取到数据，使用格式化输出函数打印输出，STDOUT 表示标准化输出资源流            fprintf(STDOUT,"收到数据：%s\n",$data);        }        if(strncasecmp(trim($data),'quit',4)==0){// strncasecmp 比较字符串是否相同,第三个参数表示用于比较的字符串的长度 ，如果输入的字符串是quit 就结束循环，子进程退出            break;        }   }    exit(0);}if($pid > 0){ //pid 大于0 表示父进程执行逻辑    while(1){ // 循环读取 STDIN 表示标准输入流，接收数据的长度设置为128字节       $data = fread(STDIN,128);       if($data){//如果有数据，则写入$fd[1] 流,fwrite 函数第三个参数表示写入数据的长度            fwrite($fd[1],$data,strlen($data));       }// strncasecmp 比较字符串是否相同,第三个参数表示用于比较的字符串的长度，如果输入的是quit,就退出循环       if(strncasecmp(trim($data),'quit',4)==0){        break;       }    }}// 回收子进程预防僵尸进程$pid = pcntl_wait($status);// 打印 退出子进程 pidfprintf(STDOUT,"退出进程id:%s\n",$pid);

在这里插入图片描述

无名Unix域套接字，和管道相似以套接字对的形式创建，不同于管道的是，这对套接字都对读写开放，是全双工通信【即同一时刻两端可以相互通信类似于打电话】，管道是半双工通信【即同一时间只能有一端能发送数据，类似于对讲机】需要注意的是，匿名Unix套接字对，虽然都对读写开放，但是，通过fd[0]写入数据，再通过fd[0]读数据，会阻塞，只能通过fd[1]来读，当fd[1]中没写入数据时，通过fd[0]进行读的话，也会阻塞。

当fd[1]中没写入数据时，通过fd[0]进行读的话，会阻塞这种情况

$fd = stream_socket_pair(STREAM_PF_UNIX,STREAM_SOCK_STREAM,0);// 当fd[1]中没写入数据时，通过fd[0]进行读的话，会阻塞echo “one\n”;echo fread($fd[0],128);echo “two\n”;

在这里插入图片描述

通过fd[0]写入数据，再通过fd[0]读数据，会阻塞这种情况

<?php$fd = stream_socket_pair(STREAM_PF_UNIX,STREAM_SOCK_STREAM,0);$w = fwrite($fd[0],"hello word\n",128);echo "写入字节数：".$w.PHP_EOL;echo fread($fd[0],128);echo "two\n";[root@dada unix_socket]#

在这里插入图片描述

命名Unix域【本地域】套接字

stream_socket_pair() 可以创建一对相互连接的套接字，但是每个套接字没有名字，在无关进程中也是无法使用它们。所以要想和其他进程进行通信，就需要定一个众所周知的名字。即类似于消息队列那样的操作，创建一个特殊的文件作为地址，让其他进程通过连接地址找到服务进程

要创建命名Unix域套接字需要使用两个 socket_* 的扩展函数中的 socket_create() 与 socket_bind(),我们挨个来介绍

//创建并返回一个Socket实例，也称为通信端点。典型的网络连接由2个套接字组成，一个执行客户端角色，另一个执行服务器角色socket_create(int $domain, int $type, int $protocol): Socket|false

三个参数分别代表：

//将$address中给出的名称绑定到socket描述的套接字socket_bind(Socket $socket, string $address, int $port = 0): bool

三个参数分别代表：

平常使用到的命名Unix 域套接字

我们讲过命名的Unix 域套接字会创建一个绑定地址的 Socket 类型的文件，一般名字以 .sock 结尾，我们平常使用的mysql ,php-fpm 都有使用 .sock 文件通信
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/df66523466394afcaa7d944bb01e24f0.png

创建命名Unix 域套接字

//定义一个sock 文件名$sock_file = "sock_file.sock";// 创建一个sock本地域套接字$sock = socket_create(STREAM_PF_UNIX,STREAM_SOCK_STREAM,0);// 将套接字绑定到文件上socket_bind($sock,$sock_file);

在这里插入图片描述
执行脚本我们获得了一个socket 类型的文件 sock_file.sock 它与 mysql.sock 类型相同

编写Unix 域 tcp 类型进程通信案例

1 编写一个服务端与客户端通信案例，服务端监听客户端连接，读取客户端发送过来的数据，并把数据在发送回客户端

servers 端

//随意定义一个文件名，有没有.sock 后缀都行$sock_file = "sock_file.sock";// 创建一个sock本地域套接字$sock = socket_create(STREAM_PF_UNIX,STREAM_SOCK_STREAM,0);// 将套接字绑定到文件上socket_bind($sock,$sock_file);// 监听套接字上的连接socket_listen($sock,4);//接受套接字上的连接 , 客户端发送连接请求，一旦成功连接，将返回一个新的Socket实例，可以使用这个socket 实例与客户端通信，如果没有客户端连接过来，服务端将阻塞在该函数上$connfd = socket_accept($sock);if($connfd){    fprintf(STDOUT,"监听到客户端连接\n");    while(1){    // 读取客户端过来的数据，如果客户端没有发送数据，将阻塞在该函数上        $data = socket_read($connfd,1024);        if($data){            fprintf(STDOUT,"收到客户端数据：%s\n",$data);            // 向客户端写入接收到的数据            socket_write($connfd,$data,strlen($data));        }// 当收到数据为 quit 结束服务端进程        if(strncasecmp($data,"quit",4) == 0){            break;        }    }}// 关闭服务端 sock 实例socket_close($sock);// 关闭客户端连接sock 实例socket_close($connfd);

clients 端

//需要与服务端使用同一个sock 文件$sock_file = "sock_file.sock";//创建一个sock本地域套接字,$sock = socket_create(STREAM_PF_UNIX,STREAM_SOCK_STREAM,0);// 在套接字上发起连接，连接服务端if(socket_connect($sock,$sock_file)){$pid = pcntl_fork();// fork 子进程if($pid ==0){// 子进程负责接收服务端发来的数据    while(1){     // 从连接的套接字接收数据        $len = socket_recv($sock,$data,1024,0);        if($len){            fprintf(STDOUT,"收到服务端发来数据：%s\n",$data);        }// 接收数据为quit则退出循环，进程退出        if(strncasecmp(trim($data),"quit",4) == 0){            break;        }    }    exit(0);}// 父进程负责发送数据给服务端while(1){// 接收终端输入的数据   $data = fread(STDIN,1024);        if($data){            fprintf(STDOUT,"发送数据给服务端：%s\n",$data);            // 发送数据给服务端            socket_send($sock,$data,strlen($data),0);        }// 接收数据为quit则退出循环，进程退出        if(strncasecmp(trim($data),"quit",4) == 0){            break;        }    }}// 关闭客户端 sock 实例socket_close($sock);// 回收子进程，预防僵尸进程$pid = pcntl_wait($status);fprintf(STDOUT,"子进程退出pid=%s\n",$pid);

在这里插入图片描述
需要注意：已经绑定的sock 文件不能再次绑定，如果我们试图绑定同一地址，该文件已经存在，那么绑定请求就会失败，当关闭套接字时并不会自动删除该文件，所以必须确保在程序退出前，对文件执行连接解除操作。
在这里插入图片描述
再次运行server 端脚本文件 提示地址已在使用，要怎么解决呢？要么在程序退出前使用 unlink() 函数删除文件，要么 用rm
命令手动删除

编写Unix 域 udp 类型进程通信案例

Unix 域 udp 类型通信对于tcp 差异比较大，首先 upd 是没有连接概念的，其次 Unix 域 udp 套接字相互通信需要双向绑定，如果不理解，看下面例子

Unix 域 upd server 服务端

// 定义一个文件名$server_file = "unix_server"; // 服务端// 创建sock 文件$sock = socket_create(AF_UNIX,SOCK_DGRAM,0);// 将套接字绑定到文件上socket_bind($sock,$server_file);while(1){// 读取客户端发来的数据    $len = socket_recvfrom($sock,$buf,1024,0,$unixclientFile);    if($len){            fprintf(STDOUT,"发送数据：%s, client_file=%s\n",$buf,$unixclientFile);        // 发送数据到客户端，使用$unixclientFile 客户端绑定的sock 文件，发送数据        socket_sendto($sock,$buf,strlen($buf),0,$unixclientFile);    }// 接收数据为quit则退出循环，进程退出    if(strncasecmp($buf,"quit",4) == 0){        break;    }}// 移除sock 实例socket_close($sock);//删除sock 文件 避免下次启动，提示文件占用错误unlink($server_file);

Unix 域 upd client 客户端,

udp 客户端不像tcp 需要连接服务端，udp是无连接概念，只要绑定sock 文件就能相互通信

$server_file = 'unix_server';//服务端$client_file = 'unix_clients';//客户端// 创建sock 文件  AF_UNIX 表示 Unix 本地域 SOCK_DGRAM 表示 udp $sock = socket_create(AF_UNIX,SOCK_DGRAM,0);// 这里特别注意 ，udp 没有连接概念，而是直接绑定地址，为什么这里需要绑定呢？ 因为服务端想发数据到客户端，需要通过这个客户端绑定的sock 文件，不然无法发送socket_bind($sock,$client_file);$pid = pcntl_fork();if($pid == 0){// 子进程负责接收服务端发过来的数据    while(1){     // 接收 服务端发来数据        $len = socket_recvfrom($sock,$buf,1024,0,$unixserverFile);        if($len){            fprintf(STDOUT,"收到服务端数据：%s file = %s\n",$buf, $unixserverFile);        }// 接收数据为quit则退出循环，子进程退出        if(strncasecmp($buf,"quit",4) == 0){            break;        }    }    exit(0);}if($pid){//父进程    while(1){    // 接收终端输入内容       $data =  fread(STDIN,128);       if($data){       // 通过 $server_file 服务端绑定的sock 文件 发送数据到服务端            socket_sendto($sock,$data,strlen($data),0,$server_file);       }       if(strncasecmp($data,"quit",4) == 0){            break;       }    }}socket_close($sock);$pid = pcntl_wait($status);fprintf(STDOUT,"子进程退出pid=%s\n",$pid);unlink($client_file);

结语

通过上面的学习，相信大家已经详细了解了在php 中如何使用 Unix 域套接字进行通信，上面一些函数中部分参数可能并没有详细讲解，如果不明白可以到php 官网查看文档，后期也会继续推出非常重要的网络套接字通信（网络编程）案例讲解，那时会更详细的说明每个函数参数的意思用法，敬请期待，拜拜！

来源地址：https://blog.csdn.net/csdn_leidada/article/details/126806870

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