Unix 套接字程序通訊初探【Go 版本】

最近看到一些資料，提到了在同一臺機器上程序間通訊的方式：unix 套接字。起初我還以為是 Socket 介面，因為用到了變數 SocketPath。後面經過 AI 助理翻譯，才知道原來這是我的知識盲區了。

現在趕緊把這塊知識補充上。

Unix 套接字簡介

Unix 套接字（Unix domain sockets）是一種用於同一主機上程序間通訊（IPC，Inter-Process Communication）的機制。與網路套接字不同，Unix 套接字不使用網路協議棧，因此效能更高。它們主要用於需要高效、低延遲的本地程序通訊場景。

Unix 套接字的型別

1. 流套接字（SOCK_STREAM）：
   • 提供面向連線的、可靠的位元組流服務，類似於 TCP。
   • 資料傳輸具有順序和可靠性保障。
2. 資料包套接字（SOCK_DGRAM）：
   • 提供無連線的、訊息為單位的資料傳輸，類似於 UDP。
   • 資料傳輸不保證順序和可靠性。

Unix 套接字的工作流程

伺服器端操作流程：

1. 建立套接字：使用系統呼叫建立一個套接字檔案描述符。
2. 繫結套接字：將套接字繫結到一個檔案系統路徑，類似於網路套接字繫結到 IP 地址和埠。
3. 監聽連線：使套接字進入監聽狀態，準備接受客戶端連線。
4. 接受連線：當有客戶端請求連線時，接受連線並建立一個新的套接字檔案描述符用於通訊。
5. 通訊：透過讀寫操作在伺服器和客戶端之間傳輸資料。
6. 關閉套接字：完成通訊後，關閉套接字並清理資源。

客戶端操作流程：

1. 建立套接字：使用系統呼叫建立一個套接字檔案描述符。
2. 連線到伺服器：使用系統呼叫連線到伺服器端的套接字路徑。
3. 通訊：透過讀寫操作在客戶端和伺服器之間傳輸資料。
4. 關閉套接字：完成通訊後，關閉套接字並清理資源。

優點和應用場景

優點：

1. 高效：由於不涉及網路協議棧的處理，Unix 套接字具有更低的開銷和更高的效能。
2. 安全：Unix 套接字只能在本地主機上使用，降低了網路攻擊的風險。
3. 簡單：配置和使用比網路套接字更簡單，不需要考慮網路配置和防火牆等問題。

典型應用場景：

1. 本地程序通訊：例如，系統服務之間或應用程式內部元件之間的通訊。
2. 高效能服務：需要高效、低延遲的本地服務，例如資料庫服務（如 MySQL）。
3. 容器間通訊：在容器化環境中，本地容器之間的通訊。

Unix 套接字是一種高效、可靠的本地程序間通訊機制，適用於需要低延遲和高效能的應用場景。它們透過檔案系統路徑進行標識和通訊，使用方便且配置簡單，是本地主機上程序通訊的重要工具。

Go 語言實現

下面來用 Go 語言實現一個基於 unix 的服務端和客戶端，並且模擬進行程序間的通訊。下期我們將會用 Java&Groovy 重新實現一遍。同時測試一下誇語音 unix 套接字程序間通訊。

服務端

// TestServer 測試服務端  
//  
//  @Description: 測試服務端  
//  @param t  
func TestServer(t *testing.T) {  
    if _, err := os.Stat(socketPath); err == nil {  
       os.Remove(socketPath) // 如果檔案存在，刪除檔案  
    }  
    listener, err := net.Listen("unix", socketPath) // 監聽,建立一個unix socket  
    if err != nil {  
       fmt.Println("監聽發生異常:", err)  
       return  
    }  
    defer listener.Close() // 關閉監聽  
    fmt.Println("服務啟動...")  
    for { // 迴圈  
       conn, err := listener.Accept() // 接收連線  
       if err != nil {  
          fmt.Println("接受資訊錯誤:", err)  
          return  
       }  
       go handleConnection(conn) // 處理連線  
    }  
}

其中處理連線的方法內容如下：

// handleConnection 處理連線  
//  
//  @Description: 處理連線  
//  @param conn  
func handleConnection(conn net.Conn) {  
    defer conn.Close()           // 關閉連線  
    buffer := make([]byte, 1024) // 建立一個緩衝區  
    n, err := conn.Read(buffer)  // 讀取資料  
    if err != nil {              // 如果讀取錯誤  
       fmt.Println("讀取錯誤:", err)  
       return  
    }  
    fmt.Printf("收到訊息: %s\n", string(buffer[:n])) // 列印接收到的資料  
}

客戶端

客戶端程式碼比較簡單，實現了傳送訊息的功能。

// TestClient 測試客戶端  
//  
//  @Description: 測試客戶端  
//  @param t  
func TestClient(t *testing.T) {  
    conn, err := net.Dial("unix", socketPath)  
    if err != nil {  
       fmt.Println("撥號發生錯誤:", err)  
       return  
    }  
    defer conn.Close()  
    message := "Hello FunTester"  
    _, err = conn.Write([]byte(message))  
    if err != nil {  
       fmt.Println("寫入訊息錯誤:", err)  
       return  
    }  
}

測試控制檯列印

經過多次傳送訊息，控制檯列印資訊如下：

服務啟動...
收到訊息: Hello FunTester
收到訊息: Hello FunTester
收到訊息: Hello FunTester

下期的 Java 和 Groovy 版本敬請期待！！！

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