【网络编程】UNIX 域套接字（Unix Domain Sockets, UDS）

server/2025/2/24 8:44:33/

UNIX 域套接字

UNIX 域套接字（UDS, Unix Domain Socket）是一种 本地进程间通信（IPC） 方式，适用于同一台机器上的进程之间的通信。相比 TCP/IP 套接字，UDS 效率更高、延迟更低，因为它省去了网络协议的开销。

🔹 UDS 特点

  1. 仅限本机通信（不能用于跨网络通信）。
  2. 速度快（不像 TCP/IP 需要数据封装和解析）。
  3. 支持：
    • 流式套接字（SOCK_STREAM）（类似 TCP）。
    • 数据报套接字（SOCK_DGRAM）（类似 UDP）。
  4. 本地地址由文件路径标识（如 /tmp/mysocket）。

🔹1. UNIX 域流式套接字（SOCK_STREAM）

适用于 前后台进程通信、RPC 调用、数据库访问 等场景。支持多个客户端连接，服务器能正确接收 & 发送数据。

服务器端
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>#define SOCKET_PATH "/tmp/mysocket"int main() {int server_fd, client_fd;struct sockaddr_un server_addr, client_addr;socklen_t client_len = sizeof(client_addr);char buffer[256];// 1️⃣ 创建流式套接字server_fd = socket(PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);if (server_fd < 0) {perror("❌ socket 创建失败");exit(EXIT_FAILURE);}// 2️⃣ 绑定本地地址memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));server_addr.sun_family = PF_UNIX;strncpy(server_addr.sun_path, SOCKET_PATH, sizeof(server_addr.sun_path) - 1);unlink(SOCKET_PATH); // 删除旧的套接字文件，防止 bind 失败if (bind(server_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {perror("❌ 绑定失败");close(server_fd);exit(EXIT_FAILURE);}// 3️⃣ 监听连接请求listen(server_fd, 5);printf("监听 UNIX 域套接字: %s\n", SOCKET_PATH);// 4️⃣ 接受客户端连接client_fd = accept(server_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_len);if (client_fd < 0) {perror("❌ accept 失败");close(server_fd);exit(EXIT_FAILURE);}// 5️⃣ 读取 & 发送数据read(client_fd, buffer, sizeof(buffer));printf("📩 收到消息: %s\n", buffer);write(client_fd, "✅ 服务器收到消息", 20);// 6️⃣ 关闭套接字close(client_fd);close(server_fd);unlink(SOCKET_PATH);return 0;
}
客户端
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>#define SOCKET_PATH "/tmp/mysocket"int main() {int client_fd;struct sockaddr_un server_addr;char buffer[256] = "你好，服务器！";// 1️⃣ 创建流式套接字client_fd = socket(PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);if (client_fd < 0) {perror("❌ socket 创建失败");exit(EXIT_FAILURE);}// 2️⃣ 连接服务器memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));server_addr.sun_family = PF_UNIX;strncpy(server_addr.sun_path, SOCKET_PATH, sizeof(server_addr.sun_path) - 1);if (connect(client_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {perror("❌ 连接失败");close(client_fd);exit(EXIT_FAILURE);}// 3️⃣ 发送 & 接收数据write(client_fd, buffer, strlen(buffer));read(client_fd, buffer, sizeof(buffer));printf("📩 服务器回复: %s\n", buffer);// 4️⃣ 关闭套接字close(client_fd);return 0;
}

🔹 2. UNIX 域数据报套接字（SOCK_DGRAM）

适用于 非连接通信（类似 UDP），如日志采集、进程间通知。

服务器端
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>#define SOCKET_PATH "/tmp/mysocket_dgram"
#define BUFFER_SIZE 256int main() {int server_fd;struct sockaddr_un server_addr, client_addr;socklen_t client_len = sizeof(client_addr);char buffer[BUFFER_SIZE];// 1️⃣ 创建数据报套接字server_fd = socket(PF_UNIX, SOCK_DGRAM, 0);if (server_fd < 0) {perror("❌ socket 创建失败");exit(EXIT_FAILURE);}// 2️⃣ 绑定本地地址memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));server_addr.sun_family = PF_UNIX;strncpy(server_addr.sun_path, SOCKET_PATH, sizeof(server_addr.sun_path) - 1);unlink(SOCKET_PATH);if (bind(server_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {perror("❌ 绑定失败");close(server_fd);exit(EXIT_FAILURE);}printf("监听数据报套接字: %s\n", SOCKET_PATH);// 3️⃣ 接收数据recvfrom(server_fd, buffer, BUFFER_SIZE, 0, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_len);printf("📩 收到消息: %s\n", buffer);// 4️⃣ 发送回复sendto(server_fd, "✅ 服务器收到消息", 20, 0, (struct sockaddr*)&client_addr, client_len);// 5️⃣ 关闭套接字close(server_fd);unlink(SOCKET_PATH);return 0;
}
客户端
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>#define SERVER_SOCKET_PATH "/tmp/mysocket_dgram"
#define CLIENT_SOCKET_PATH "/tmp/mysocket_dgram_client"
#define BUFFER_SIZE 256int main() {int client_fd;struct sockaddr_un server_addr, client_addr;char buffer[BUFFER_SIZE] = "你好，数据报服务器！";// 1️⃣ 创建数据报套接字client_fd = socket(PF_UNIX, SOCK_DGRAM, 0);if (client_fd < 0) {perror("❌ socket 创建失败");exit(EXIT_FAILURE);}// 2️⃣ 绑定客户端地址（可选）memset(&client_addr, 0, sizeof(client_addr));client_addr.sun_family = PF_UNIX;strncpy(client_addr.sun_path, CLIENT_SOCKET_PATH, sizeof(client_addr.sun_path) - 1);unlink(CLIENT_SOCKET_PATH);bind(client_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, sizeof(client_addr));// 3️⃣ 发送数据memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));server_addr.sun_family = PF_UNIX;strncpy(server_addr.sun_path, SERVER_SOCKET_PATH, sizeof(server_addr.sun_path) - 1);sendto(client_fd, buffer, strlen(buffer), 0, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));// 4️⃣ 接收服务器回复recvfrom(client_fd, buffer, BUFFER_SIZE, 0, NULL, NULL);printf("📩 服务器回复: %s\n", buffer);// 5️⃣ 关闭套接字close(client_fd);unlink(CLIENT_SOCKET_PATH);return 0;
}
编译 & 运行 UNIX 域套接字：
  1. 编译服务器端和客户端

使用 gcc 进行编译：

gcc unix_socket_server.c -o unix_socket_server
gcc unix_socket_client.c -o unix_socket_client

如果没有编译错误，将会生成 unix_socket_server 和 unix_socket_client 可执行文件。

  1. 运行服务器
./unix_socket_server

预期输出

监听 UNIX 域套接字: /tmp/mysocket

此时服务器将等待客户端连接。

  1. 运行客户端

在另一个终端窗口运行：

./unix_socket_client

预期输出

📩 服务器回复: ✅ 服务器收到消息

服务器端的终端应显示：

📩 收到消息: 你好，服务器！
  1. 测试多个客户端

在 多个终端 运行：

./unix_socket_client

服务器端应能处理多个客户端连接，每次连接后显示：

📩 收到消息: 你好，服务器！
  1. 测试过程中可能出现的异常情况

🚨 5.1 服务器未启动时运行客户端

./unix_socket_client

预期错误：

❌ connect 失败: No such file or directory

解决方案：先运行 ./unix_socket_server。

🚨 5.2 服务器端 bind() 失败

如果服务器 未正常退出，则 bind() 可能失败：

❌ bind 失败: Address already in use

解决方案：删除旧的套接字文件：

rm -f /tmp/mysocket

然后重新运行服务器：

./unix_socket_server

🚨 5.3 Too many open files

如果服务器长时间运行，可能会遇到：

❌ accept 失败: Too many open files

✅ 解决方案：

  • 设置更高的文件描述符限制：
ulimit -n 65535
  • 确保 close(client_fd); 在服务器端被正确调用。
  1. 关闭服务器

按 Ctrl + C 终止服务器。
如果服务器异常退出，建议手动删除 /tmp/mysocket 文件：

rm -f /tmp/mysocket

关于如何处理UNIX域套接字的错误

UNIX 域套接字错误处理指南

📌 1. 常见错误及解决方案
在使用 UNIX 域套接字（Unix Domain Sockets, UDS） 进行 本地 IPC 通信 时，可能会遇到各种错误。以下是常见错误及其解决方法。

🚨 1.1 bind() 失败 - Address already in use

  • 发生原因
    • 旧的套接字文件仍然存在，导致 bind() 失败。
    • 上次程序异常退出，未正确 unlink() 套接字文件。

✅ 解决方案：
在 bind() 之前 删除旧的套接字文件：

unlink("/tmp/mysocket");  // 删除已有的套接字文件

如下示例：

struct sockaddr_un server_addr;
memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
server_addr.sun_family = PF_UNIX;
strcpy(server_addr.sun_path, "/tmp/mysocket");unlink("/tmp/mysocket");  // 删除旧文件，避免 "Address already in use"if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {perror("❌ bind 失败");exit(EXIT_FAILURE);
}

🚨 1.2 connect() 失败 - No such file or directory

  • 发生原因
    • 服务器套接字文件不存在（bind() 失败或者未运行）。
    • 路径拼写错误（如 /tmp/mysocket 被写成 /tmp/mysocke）。

✅ 解决方案：
检查服务器是否成功创建了套接字文件：

ls -l /tmp/mysocket  # 确保服务器创建了该文件

确保路径正确

struct sockaddr_un client_addr;
memset(&client_addr, 0, sizeof(client_addr));
client_addr.sun_family = PF_UNIX;
strcpy(client_addr.sun_path, "/tmp/mysocket");  // 确保路径正确if (connect(sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, sizeof(client_addr)) < 0) {perror("❌ connect 失败");exit(EXIT_FAILURE);
}

🚨 1.3 accept() 失败 - Too many open files

  • 发生原因
    • 文件描述符使用过多，达到系统 ulimit 限制（默认 1024）。
    • 调用 close() 失败，导致文件描述符泄漏。

✅ 解决方案：
查询当前进程的文件描述符限制：

ulimit -n

临时增加文件描述符限制：

ulimit -n 65535

在服务器端正确关闭 accept() 返回的 client_fd：

int client_fd = accept(server_fd, NULL, NULL);
if (client_fd < 0) {perror("❌ accept 失败");
} else {// 处理客户端请求...close(client_fd);  // 关闭连接，防止文件描述符泄漏
}

🚨 1.4 recv() / send() 失败 - Broken pipe

  • 发生原因
    • 客户端突然断开连接，但服务器仍然尝试 send() 数据。
    • SIGPIPE 信号未被处理，导致进程崩溃。

✅ 解决方案：
忽略 SIGPIPE 信号：

signal(SIGPIPE, SIG_IGN);  // 忽略 SIGPIPE，防止进程崩溃

检测 send() 返回值

ssize_t bytes_sent = send(sockfd, data, strlen(data), 0);
if (bytes_sent < 0) {perror("❌ send 失败");
}

检测 recv() 返回值

ssize_t bytes_received = recv(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0);
if (bytes_received == 0) {printf("客户端已断开连接\n");
} else if (bytes_received < 0) {perror("❌ recv 失败");
}

🚨 1.5 recvfrom() 失败 - Invalid argument

  • 发生原因
    • 在数据报（SOCK_DGRAM）模式下，未正确绑定地址。
    • 调用 recvfrom() 时，传递了错误的 socklen_t 值。

✅ 解决方案：
确保服务器端 bind() 了正确的地址：

struct sockaddr_un server_addr;
memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
server_addr.sun_family = PF_UNIX;
strcpy(server_addr.sun_path, "/tmp/mysocket_dgram");unlink("/tmp/mysocket_dgram");  // 防止地址被占用
if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {perror("❌ bind 失败");exit(EXIT_FAILURE);
}

确保 recvfrom() 传递正确的 socklen_t 值

struct sockaddr_un client_addr;
socklen_t client_len = sizeof(client_addr);
recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_len);
UNIX 域套接字完整错误处理示例
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>#define SOCKET_PATH "/tmp/mysocket"void handle_sigpipe(int signo) {printf("SIGPIPE 信号，客户端可能已断开\n");
}int main() {int server_fd, client_fd;struct sockaddr_un server_addr, client_addr;socklen_t client_len = sizeof(client_addr);char buffer[256];// 1️⃣ 忽略 SIGPIPE，防止 send() 失败时进程崩溃signal(SIGPIPE, handle_sigpipe);// 2️⃣ 创建套接字server_fd = socket(PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);if (server_fd < 0) {perror("❌ socket 创建失败");exit(EXIT_FAILURE);}// 3️⃣ 绑定地址unlink(SOCKET_PATH);memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));server_addr.sun_family = PF_UNIX;strncpy(server_addr.sun_path, SOCKET_PATH, sizeof(server_addr.sun_path) - 1);if (bind(server_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {perror("❌ bind 失败");close(server_fd);exit(EXIT_FAILURE);}// 4️⃣ 监听连接listen(server_fd, 5);printf("监听 UNIX 域套接字: %s\n", SOCKET_PATH);while (1) {client_fd = accept(server_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_len);if (client_fd < 0) {perror("❌ accept 失败");continue;}// 5️⃣ 读取数据ssize_t bytes_received = read(client_fd, buffer, sizeof(buffer));if (bytes_received > 0) {printf("📩 收到消息: %s\n", buffer);write(client_fd, "✅ 服务器收到消息", 20);} else if (bytes_received == 0) {printf("客户端已断开连接\n");} else {perror("❌ recv 失败");}close(client_fd);}close(server_fd);unlink(SOCKET_PATH);return 0;
}

正确处理 UNIX 域套接字错误，可以提高通信稳定性，防止进程崩溃；建议使用 unlink() 处理 bind() 失败、忽略 SIGPIPE 处理 send() 失败。

以上。仅供学习与分享交流，请勿用于商业用途！转载需提前说明。

我是一个十分热爱技术的程序员，希望这篇文章能够对您有帮助，也希望认识更多热爱程序开发的小伙伴。
感谢！


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