通过UNIX域套接字传递描述符和 sendmsg/recvmsg 函数
在前面我们介绍了UNIX域套接字编程,更重要的一点是UNIX域套接字可以在同一台主机上各进程之间传递文件描述符。
下面先来看两个函数:
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);
它们与sendto 和 recvfrom 函数相似,只不过可以传输更复杂的数据结构,不仅可以传输一般数据,还可以传输额外的数据,即文件描述符。下面来看结构体msghdr :
struct msghdr {
void *msg_name; /* optional address */
socklen_t msg_namelen; /* size of address */
struct iovec *msg_iov; /* scatter/gather array */
size_t msg_iovlen; /* # elements in msg_iov */
void *msg_control; /* ancillary data, see below */
size_t msg_controllen; /* ancillary data buffer len */
int msg_flags; /* flags on received message */
};
如下图所示:
1、msg_name :即对等方的地址指针,不关心时设为NULL即可;
2、msg_namelen:地址长度,不关心时设置为0即可;
3、msg_iov:是结构体iovec 的指针。
struct iovec {
void *iov_base; /* Starting address */
size_t iov_len; /* Number of bytes to transfer */
};
成员iov_base 可以认为是传输正常数据时的buf,iov_len 是buf 的大小。
4、msg_iovlen:当有n个iovec 结构体时,此值为n;
5、msg_control:是一个指向cmsghdr 结构体的指针
struct cmsghdr {
socklen_t cmsg_len; /* data byte count, including header */
int cmsg_level; /* originating protocol */
int cmsg_type; /* protocol-specific type */
/* followed by unsigned char cmsg_data[]; */
};
6、msg_controllen :参见下图,即cmsghdr 结构体可能不止一个;
7、flags : 一般设置为0即可;
为了对齐,可能存在一些填充字节,跟每个系统的实现有关,但我们不必关心,可以通过一些函数宏来获取相关的值,如下:
#include <sys/socket.h>
struct cmsghdr *CMSG_FIRSTHDR(struct msghdr *msgh);
struct cmsghdr *CMSG_NXTHDR(struct msghdr *msgh, struct cmsghdr *cmsg);
size_t CMSG_ALIGN(size_t length);
size_t CMSG_SPACE(size_t length);
size_t CMSG_LEN(size_t length);
unsigned char *CMSG_DATA(struct cmsghdr *cmsg);
下面通过封装两个函数,send_fd 和 recv_fd 来进一步认识这些函数宏的作用:
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void send_fd(int sock_fd, int send_fd)
{ int ret; struct msghdr msg; struct cmsghdr *p_cmsg; struct iovec vec; char cmsgbuf[CMSG_SPACE(sizeof(send_fd))]; int *p_fds; char sendchar = 0; msg.msg_control = cmsgbuf; msg.msg_controllen = sizeof(cmsgbuf); p_cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&msg); p_cmsg->cmsg_level = SOL_SOCKET; p_cmsg->cmsg_type = SCM_RIGHTS; p_cmsg->cmsg_len = CMSG_LEN(sizeof(send_fd)); p_fds = (int *)CMSG_DATA(p_cmsg); *p_fds = send_fd; // 通过传递辅助数据的方式传递文件描述符 msg.msg_name = NULL; vec.iov_base = &sendchar; int recv_fd(const int sock_fd) p_fd = (int *)CMSG_DATA(CMSG_FIRSTHDR(&msg)); p_cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&msg); p_fd = (int *)CMSG_DATA(p_cmsg); return recv_fd; |
来解释一下send_fd 函数:
msg.msg_name = NULL;
msg.msg_namelen = 0;
msg.msg_iov = &vec;
msg.msg_iovlen = 1; //主要目的不是传递数据,故只传1个字符
msg.msg_flags = 0;
vec.iov_base = &sendchar;
vec.iov_len = sizeof(sendchar);
这几行中需要注意的是我们现在的目的不是传输正常数据,而是为了传递文件描述符,所以只定义一个1字节的char,其余参照前面对参数的解释可以理解。
现在我们只有一个cmsghdr 结构体,把需要传递的文件描述符send_fd 长度,也就是需要传输的额外数据大小,当作参数传给CMSG_SPACE 宏,可以得到整个结构体的大小,包括一些填充字节,如上图所示,也即
char cmsgbuf[CMSG_SPACE(sizeof(send_fd))];
也就可以进一步得出以下两行:
msg.msg_control = cmsgbuf;
msg.msg_controllen = sizeof(cmsgbuf);
接着,需要填充cmsghdr 结构体,传入msghdr 指针,CMSG_FIRSTHDR宏可以得到首个cmsghdr 结构体的指针,即
p_cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&msg);
然后使用指针来填充各字段,如下:
p_cmsg->cmsg_level = SOL_SOCKET;
p_cmsg->cmsg_type = SCM_RIGHTS;
p_cmsg->cmsg_len = CMSG_LEN(sizeof(send_fd));
传入send_fd 的大小,CMSG_LEN宏可以得到cmsg_len 字段的大小。
最后,传入结构体指针 p_cmsg ,宏CMSG_DATA 可以得到准备存放send_fd 的位置指针,将send_fd 放进去,如下:
p_fds = (int*)CMSG_DATA(p_cmsg);
*p_fds = send_fd; // 通过传递辅助数据的方式传递文件描述符
recv_fd 函数就类似了,不再赘述。
可以写个小程序测试一下:
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/*************************************************************************
> File Name: uxdomsock_sendfd.c > Author: Simba > Mail: dameng34@163.com > Created Time: Mon 04 Mar 2013 02:01:33 PM CST ************************************************************************/ #include <unistd.h> #define ERR_EXIT(m) \ int main(void) pid_t pid; |
我们知道,父进程在fork 之前打开的文件描述符,子进程是可以共享的,但是子进程打开的文件描述符,父进程是不能共享的,上述程序就是举例在子
进程中打开了一个文件描述符,然后通过send_fd 函数将文件描述符传递给父进程,父进程可以通过recv_fd 函数接收到这个文件描述符。先建立一个
文件test.txt 后输入几个字符,然后运行程序,输出如下:
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/socket$ ./uxdomsock_sendfd
buf=ilove
证明父进程确实可以打开test.txt 文件。
最后提醒一点文件,也就是父进程的fd 也指向了file结构体,此file 结构体内的引用计数为2。
参考:
《Linux C 编程一站式学习》
《TCP/IP详解 卷一》
《UNP》
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