Unix Domain Socket 编程：字节流与数据报套接字详解

一、字节流套接字（SOCK_STREAM）

1. 核心特性

• 可靠传输：提供类似 TCP 的有序、无丢失数据流，无记录边界。
• 全双工通信：支持双向数据传输，需通过 listen()/accept() 建立连接。
• 适用场景：需高可靠性的连续数据交互（如文件传输、RPC 服务）。

2. 核心系统调用

（1）socket() 创建套接字

int socket(int domain, int type, int protocol);

• 参数：
• domain：必须为 AF_UNIX 或 AF_LOCAL。
• type：设为 SOCK_STREAM。
• protocol：固定为 0。
• 返回值：成功返回文件描述符，失败返回 -1（如 EPROTONOSUPPORT 协议不支持）。

（2）bind() 绑定地址

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

• 地址结构：

struct sockaddr_un {
    sa_family_t sun_family;    // AF_UNIX
    char sun_path[108];        // 文件路径或抽象名称
};

• 路径类型：
• 普通路径：如 /tmp/mysocket.sock，需确保路径可写且无冲突。
• 抽象命名空间（Linux 特有）：sun_path[0] = '\0'，后续字符为抽象名（无需文件实体）。
• addrlen 计算：offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(name)（抽象名需 +1）。

（3）listen() 监听队列

int listen(int sockfd, int backlog);

• backlog：最大等待连接数，建议设为 SOMAXCONN。
• 错误处理：若队列满，后续连接请求直接返回 ECONNREFUSED。

（4）accept() 接收连接

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

• addr 参数：通常设为 NULL（客户端地址无意义）。
• 返回值：新套接字描述符专用于该连接。

（5）数据传输

ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

• flags 标志：
• MSG_OOB：带外数据（需双方支持）。
• MSG_DONTWAIT：非阻塞模式。

二、数据报套接字（SOCK_DGRAM）

1. 核心特性

• 保留消息边界：每次 send() 对应一次 recv()，数据按报文独立接收。
• 无连接特性：无需建立连接，可直接发送数据。
• 可靠性：数据不丢失但无序（与 UDP 不同，Unix 域数据报本身可靠）。
• 适用场景：日志传输、实时状态广播等低延迟场景。

2. 核心系统调用

（1）socket() 创建套接字

int socket(int domain, int type, int protocol);

• type：设为 SOCK_DGRAM。

（2）bind() 绑定地址

• 地址规则：同字节流套接字，但允许同一地址被多次绑定（需设置 SO_REUSEADDR）。

（3）直接数据收发

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
               const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
                 struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

• dest_addr：目标地址（必须已绑定）。
• src_addr：接收时可获取发送方地址。

（4）连接模式（可选）

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

• 作用：绑定默认目标地址，后续可使用 send()/recv()以及write()/read()。

三、Linux 抽象 Socket 名空间（跨进程通用）

1. 实现方式

• 命名规则：sun_path[0] = '\0'，后续字符为抽象名（如 \0myapp）。
• 优势：
• 无文件系统依赖，避免路径权限问题。
• 进程退出后自动释放，无需手动清理。

2. 系统查询

ss -x -a | grep '@'        # 查看活跃抽象套接字
cat /proc/net/unix         # 内核级列表（含 inode 和权限）

四、进阶功能对比

五、总结

字节流套接字适用于需要可靠连续数据流的场景（如数据库连接），而数据报套接字更适合短消息、无连接交互。Linux 抽象命名空间通过消除文件依赖提升了安全性和便捷性，尤其在容器化环境中优势显著。开发者应根据业务需求选择通信模式，并注意两者的系统调用差异。