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首頁大數(shù)據(jù)時(shí)代Linux進(jìn)程間如何傳遞文件描述符？
Linux進(jìn)程間如何傳遞文件描述符？
2023-04-18
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在Linux操作系統(tǒng)中，進(jìn)程間通信是必不可少的功能。當(dāng)兩個(gè)進(jìn)程需要共享資源時(shí)，他們可以通過各種IPC（Inter-Process Communication）機(jī)制來實(shí)現(xiàn)這一目的。其中之一是傳遞文件描述符。

在Unix/Linux中，所有打開的文件都會(huì)被分配一個(gè)唯一的文件描述符（File Descriptor），它是一個(gè)非負(fù)整數(shù)。文件描述符表示內(nèi)核為打開文件所維護(hù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的索引，每個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的文件描述符表。因此，通過傳遞文件描述符，進(jìn)程可以共享已打開的文件，而無需將文件內(nèi)容讀入內(nèi)存。

下面我們來介紹一些常用的進(jìn)程間傳遞文件描述符的方法：

1. 管道（pipe）

管道是一種最基本的IPC機(jī)制，在進(jìn)程間單向傳遞字節(jié)流。在Linux中，管道可以使用pipe系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建。在父進(jìn)程中創(chuàng)建一個(gè)管道，然后使用fork創(chuàng)建子進(jìn)程，父子進(jìn)程就可以通過管道進(jìn)行通信。

要傳遞文件描述符，首先需要在發(fā)送方進(jìn)程中調(diào)用sendmsg系統(tǒng)調(diào)用，同時(shí)將目標(biāo)文件描述符打包進(jìn)消息中。接收方進(jìn)程使用recvmsg系統(tǒng)調(diào)用接收消息，并從中提取文件描述符。

具體步驟如下：

  1. 發(fā)送方進(jìn)程使用socketpair或者pipe系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建一個(gè)雙向管道。
  2. 發(fā)送方進(jìn)程調(diào)用sendmsg系統(tǒng)調(diào)用，并打包傳遞的文件描述符。
  3. 接收方進(jìn)程使用recvmsg系統(tǒng)調(diào)用接收消息，從中提取文件描述符。

2. 套接字（socket）

套接字是一種更高級(jí)的IPC機(jī)制，它可以在進(jìn)程間雙向傳遞數(shù)據(jù)。在Linux中，套接字和管道類似，也可以使用socketpair系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建。

要傳遞文件描述符，發(fā)送方進(jìn)程需要將文件描述符打包進(jìn)輔助數(shù)據(jù)（ancillary data）中，并通過sendmsg系統(tǒng)調(diào)用發(fā)送。接收方進(jìn)程則需要使用recvmsg系統(tǒng)調(diào)用接收消息，并檢查是否有附加數(shù)據(jù)（ancillary data）。如果有，則需要從中提取文件描述符。

具體步驟如下：

  1. 發(fā)送方進(jìn)程使用socketpair或者socket系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建一個(gè)套接字。
  2. 發(fā)送方進(jìn)程打包傳遞的文件描述符到輔助數(shù)據(jù)（ancillary data）中，并調(diào)用sendmsg系統(tǒng)調(diào)用發(fā)送。
  3. 接收方進(jìn)程使用recvmsg系統(tǒng)調(diào)用接收消息，并檢查是否有附加數(shù)據(jù)（ancillary data）。
  4. 如果有，接收方進(jìn)程從中提取文件描述符。

3. Unix域套接字（Unix Domain Socket）

Unix域套接字是一種本地IPC機(jī)制，在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的進(jìn)程之間進(jìn)行通信。與網(wǎng)絡(luò)套接字不同，Unix域套接字直接使用文件系統(tǒng)路徑作為套接字地址。

要傳遞文件描述符，發(fā)送方進(jìn)程需要將文件描述符打包進(jìn)輔助數(shù)據(jù)（ancillary data）中，并通過sendmsg系統(tǒng)調(diào)用發(fā)送。接收方進(jìn)程則需要使用recvmsg系統(tǒng)調(diào)用接收消息，并檢查是否有附加數(shù)據(jù)（ancillary data）。如果有，則需要從中提取文件描述符。

具體步驟如下：

  1. 發(fā)送方進(jìn)程使用socket系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建一個(gè)Unix域套接字。
  2. 發(fā)送方進(jìn)程綁定并監(jiān)聽套接字。
  3. 接收方進(jìn)程使用socket系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建一個(gè)Unix域套接字，并連接到發(fā)送方進(jìn)程的套接字。
  4. 發(fā)送方進(jìn)程打包傳遞的文件描述符到輔助數(shù)據(jù)（ancillary data）中，并調(diào)用sendmsg系統(tǒng)調(diào)用發(fā)送。
  5. 接收方進(jìn)程使用recvmsg系統(tǒng)調(diào)用接收消息，并檢

查是否有附加數(shù)據(jù)（ancillary data）。 6. 如果有，接收方進(jìn)程從中提取文件描述符。

4. 共享內(nèi)存

共享內(nèi)存是一種允許多個(gè)進(jìn)程在其地址空間之間共享數(shù)據(jù)的機(jī)制。在Linux中，共享內(nèi)存可以使用shmget系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建并獲取一個(gè)共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符，然后使用shmat系統(tǒng)調(diào)用將共享內(nèi)存附加到進(jìn)程的地址空間中。

要傳遞文件描述符，首先需要在發(fā)送方進(jìn)程中將目標(biāo)文件描述符映射到共享內(nèi)存中。接著，發(fā)送方進(jìn)程可以通過共享內(nèi)存向接收方進(jìn)程傳遞文件描述符。接收方進(jìn)程則需要從共享內(nèi)存中讀取文件描述符。

具體步驟如下：

  1. 發(fā)送方進(jìn)程使用shmget系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建或獲取一個(gè)共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符，并使用shmat系統(tǒng)調(diào)用將共享內(nèi)存附加到進(jìn)程的地址空間中。
  2. 發(fā)送方進(jìn)程將目標(biāo)文件描述符映射到共享內(nèi)存中。
  3. 接收方進(jìn)程也使用shmget系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建或獲取一個(gè)共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符，并使用shmat系統(tǒng)調(diào)用將共享內(nèi)存附加到進(jìn)程的地址空間中。
  4. 接收方進(jìn)程從共享內(nèi)存中讀取文件描述符。

總結(jié)：

以上介紹了幾種常見的Linux進(jìn)程間傳遞文件描述符的方法，包括管道、套接字、Unix域套接字和共享內(nèi)存。這些方法各有優(yōu)劣，具體使用應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇。

需要注意的是，在傳遞文件描述符時(shí)需要確保發(fā)送方進(jìn)程和接收方進(jìn)程都具備對(duì)應(yīng)的操作權(quán)限，否則可能會(huì)出現(xiàn)權(quán)限問題導(dǎo)致傳遞失敗。

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