## IPC Socket 的特性 Socket 是一種由作業系統核心管理的通訊端點，可讓不同程序交換資料。常見特性如下： - **程序間通訊（IPC）**：可讓同一台主機上的不同程序互相傳送資料。 - **支援多種通訊模式**： - `SOCK_STREAM`：串流式通訊，可靠、有順序，常用於類似 TCP 的通訊。 - `SOCK_DGRAM`：資料報通訊，以一個封包為單位，不保證可靠送達。 - **支援本機與網路通訊**： - `AF_UNIX`／`AF_LOCAL`：同一台主機內的 IPC，透過檔案路徑識別 Socket。 - `AF_INET`：IPv4 網路通訊。 - `AF_INET6`：IPv6 網路通訊。 - **核心提供緩衝區與同步機制**：程序可使用 `read()`、`write()`、`send()`、`recv()` 傳送或接收資料。 - **可透過檔案權限控管**：Unix Domain Socket 通常會對應到檔案，因此可利用檔案權限限制存取。 --- ## C 如何透過 System Call 進行 Socket 通訊 典型的伺服器流程如下： ```text socket() ↓ bind() ↓ listen() ↓ accept() ↓ recv()/read() send()/write() ↓ close() ``` 用戶端流程如下： ```text socket() ↓ connect() ↓ send()/write() recv()/read() ↓ close() ``` 這些函式通常由 C 函式庫提供介面，但底層會呼叫核心的 System Call，例如： - `socket()`：建立 Socket - `bind()`：指定本地位址，例如 Unix Socket 路徑 - `listen()`：讓串流 Socket 等待連線 - `accept()`：接受用戶端連線 - `connect()`：連線至伺服器 - `send()`／`write()`：傳送資料 - `recv()`／`read()`：接收資料 - `close()`：關閉 Socket --- ## 簡單範例：Unix Domain Socket 以下程式可同時作為伺服器或用戶端，使用 `AF_UNIX` 在同一台主機上的兩個程序間傳送訊息。 ### `ipc_socket.c` ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/un.h> #define SOCKET_PATH "/tmp/demo_ipc.sock" void error_exit(const char *msg) { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } void run_server(void) { int server_fd, client_fd; struct sockaddr_un addr; char buffer[128]; server_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0); if (server_fd == -1) error_exit("socket"); unlink(SOCKET_PATH); // 移除可能存在的舊 Socket 檔案 memset(&addr, 0, sizeof(addr)); addr.sun_family = AF_UNIX; strncpy(addr.sun_path, SOCKET_PATH, sizeof(addr.sun_path) - 1); if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) == -1) error_exit("bind"); if (listen(server_fd, 5) == -1) error_exit("listen"); printf("Server waiting...\n"); client_fd = accept(server_fd, NULL, NULL); if (client_fd == -1) error_exit("accept"); ssize_t n = recv(client_fd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0); if (n == -1) error_exit("recv"); buffer[n] = '\0'; printf("Server received: %s\n", buffer); const char *reply = "Hello from server"; send(client_fd, reply, strlen(reply), 0); close(client_fd); close(server_fd); unlink(SOCKET_PATH); } void run_client(void) { int client_fd; struct sockaddr_un addr; char buffer[128]; client_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0); if (client_fd == -1) error_exit("socket"); memset(&addr, 0, sizeof(addr)); addr.sun_family = AF_UNIX; strncpy(addr.sun_path, SOCKET_PATH, sizeof(addr.sun_path) - 1); if (connect(client_fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) == -1) error_exit("connect"); const char *message = "Hello from client"; send(client_fd, message, strlen(message), 0); ssize_t n = recv(client_fd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0); if (n == -1) error_exit("recv"); buffer[n] = '\0'; printf("Client received: %s\n", buffer); close(client_fd); } int main(int argc, char *argv[]) { if (argc != 2) { fprintf(stderr, "Usage: %s server|client\n", argv[0]); return EXIT_FAILURE; } if (strcmp(argv[1], "server") == 0) run_server(); else if (strcmp(argv[1], "client") == 0) run_client(); else { fprintf(stderr, "Argument must be server or client\n"); return EXIT_FAILURE; } return EXIT_SUCCESS; } ``` ### 編譯 ```bash gcc ipc_socket.c -o ipc_socket ``` ### 執行 先開啟伺服器： ```bash ./ipc_socket server ``` 再開啟另一個終端機執行用戶端： ```bash ./ipc_socket client ``` 可能輸出： ```text Server received: Hello from client Client received: Hello from server ``` 此範例使用： - `AF_UNIX`：表示同一台主機內的 Unix Domain Socket。 - `SOCK_STREAM`：表示可靠且有順序的串流通訊。 - `bind()`：伺服器建立 `/tmp/demo_ipc.sock`。 - `connect()`：用戶端連線至該 Socket。 - `send()`／`recv()`：雙方交換資料。 若要改成網路通訊，通常會改用 `AF_INET`，並使用 IP 位址與 Port 作為 Socket 位址。