Linux 套接字和信号：进程间通信的终极指南

见解分享

2023-09-28 04:06:06

进程间通信（IPC）的利器：套接字和信号

在本文中，我们将深入探讨 Linux 下进程间通信 (IPC) 的两个强大机制：套接字和信号。通过它们，你可以实现进程之间的顺畅交流，即使它们在同一台机器上或分布在不同的机器上。

套接字：跨越机器的桥梁

套接字是一个双向通信通道，允许进程通过网络进行通信。它们是跨机器和平台进行 IPC 的基石。套接字编程接口（API）提供了一组函数，可以创建、绑定、监听和连接套接字。

套接字有两种主要类型：

流式套接字： 提供面向连接的可靠通信，就像一条管道，数据可以顺序流过。
数据报套接字： 提供无连接的、不可靠的通信，就像一封信，数据作为一个单元发送，可能会丢失或乱序。

信号：进程间快速通知

信号是内核用来通知进程特定事件的机制。它们是一种轻量级的 IPC 机制，用于发送异步通知，例如：

键盘中断（Ctrl+C）
进程终止
子进程完成

进程可以通过调用 signal() 函数来注册信号处理程序，当收到特定信号时，该处理程序将执行。

套接字编程实战

让我们使用示例代码来演示如何使用套接字进行 IPC。以下示例创建一个简单的服务器，监听来自客户端的连接，然后发送一条消息：

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

int main() {
  int server_sockfd;
  struct sockaddr_in server_addr;

  // 创建一个套接字
  server_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

  // 初始化服务器地址结构
  memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
  server_addr.sin_family = AF_INET;
  server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
  server_addr.sin_port = htons(8080);

  // 绑定套接字到地址
  bind(server_sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));

  // 监听连接
  listen(server_sockfd, 5);

  // 接受连接
  struct sockaddr_in client_addr;
  socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);
  int client_sockfd = accept(server_sockfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_addr_len);

  // 发送消息
  const char *message = "Hello from server!";
  send(client_sockfd, message, strlen(message), 0);

  // 关闭套接字
  close(server_sockfd);
  close(client_sockfd);

  return 0;
}

客户端代码如下：

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

int main() {
  int client_sockfd;
  struct sockaddr_in server_addr;

  // 创建一个套接字
  client_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

  // 初始化服务器地址结构
  memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
  server_addr.sin_family = AF_INET;
  server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
  server_addr.sin_port = htons(8080);

  // 连接到服务器
  connect(client_sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));

  // 接收消息
  char buffer[1024];
  recv(client_sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0);

  // 打印消息
  printf("Received: %s\n", buffer);

  // 关闭套接字
  close(client_sockfd);

  return 0;
}

信号处理实例

现在，我们使用一个例子来了解信号处理。以下代码创建一个子进程，并在父进程中注册一个信号处理程序，当子进程完成时处理程序将执行：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

void child_handler(int signum) {
  // 信号处理程序
  printf("Child process completed!\n");
}

int main() {
  pid_t child_pid;

  // 注册信号处理程序
  signal(SIGCHLD, child_handler);

  // 创建子进程
  child_pid = fork();

  if (child_pid == 0) {
    // 子进程
    sleep(5);
    exit(0);
  } else {
    // 父进程
    while (1) {
      // 等待子进程完成
      sleep(1);
    }
  }

  return 0;
}