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Linux進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，進程間通信是必不可少的功能。當兩個進程需要共享資源時，他們可以通過各種IPC（Inter-Process Communication）機制來實現這一目的。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被分配一個唯一的文件描述符（File Descriptor），它是一個非負整數。文件描述符表示內核為打開文件所維護的數據結構的索引，每個進程都有自己獨立的文件描述符表。因此，通過傳遞文件描述符，進程可以共享已打開的文件，而無需將文件內容讀入內存。

下面我們來介紹一些常用的進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機制，在進程間單向傳遞字節(jié)流。在Linux中，管道可以使用pipe系統(tǒng)調用創(chuàng)建。在父進程中創(chuàng)建一個管道，然后使用fork創(chuàng)建子進程，父子進程就可以通過管道進行通信。

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

具體步驟如下：

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

2. 套接字（socket）

套接字是一種更高級的IPC機制，它可以在進程間雙向傳遞數據。在Linux中，套接字和管道類似，也可以使用socketpair系統(tǒng)調用創(chuàng)建。

要傳遞文件描述符，發(fā)送方進程需要將文件描述符打包進輔助數據（ancillary data）中，并通過sendmsg系統(tǒng)調用發(fā)送。接收方進程則需要使用recvmsg系統(tǒng)調用接收消息，并檢查是否有附加數據（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)送方進程使用socketpair或者socket系統(tǒng)調用創(chuàng)建一個套接字。
  2. 發(fā)送方進程打包傳遞的文件描述符到輔助數據（ancillary data）中，并調用sendmsg系統(tǒng)調用發(fā)送。
  3. 接收方進程使用recvmsg系統(tǒng)調用接收消息，并檢查是否有附加數據（ancillary data）。
  4. 如果有，接收方進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機制，在同一臺計算機上的進程之間進行通信。與網絡套接字不同，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)送方進程需要將文件描述符打包進輔助數據（ancillary data）中，并通過sendmsg系統(tǒng)調用發(fā)送。接收方進程則需要使用recvmsg系統(tǒng)調用接收消息，并檢查是否有附加數據（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)送方進程使用socket系統(tǒng)調用創(chuàng)建一個Unix域套接字。
  2. 發(fā)送方進程綁定并監(jiān)聽套接字。
  3. 接收方進程使用socket系統(tǒng)調用創(chuàng)建一個Unix域套接字，并連接到發(fā)送方進程的套接字。
  4. 發(fā)送方進程打包傳遞的文件描述符到輔助數據（ancillary data）中，并調用sendmsg系統(tǒng)調用發(fā)送。
  5. 接收方進程使用recvmsg系統(tǒng)調用接收消息，并檢

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

4. 共享內存

共享內存是一種允許多個進程在其地址空間之間共享數據的機制。在Linux中，共享內存可以使用shmget系統(tǒng)調用創(chuàng)建并獲取一個共享內存標識符，然后使用shmat系統(tǒng)調用將共享內存附加到進程的地址空間中。

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

具體步驟如下：

  1. 發(fā)送方進程使用shmget系統(tǒng)調用創(chuàng)建或獲取一個共享內存標識符，并使用shmat系統(tǒng)調用將共享內存附加到進程的地址空間中。
  2. 發(fā)送方進程將目標文件描述符映射到共享內存中。
  3. 接收方進程也使用shmget系統(tǒng)調用創(chuàng)建或獲取一個共享內存標識符，并使用shmat系統(tǒng)調用將共享內存附加到進程的地址空間中。
  4. 接收方進程從共享內存中讀取文件描述符。

總結：

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

需要注意的是，在傳遞文件描述符時需要確保發(fā)送方進程和接收方進程都具備對應的操作權限，否則可能會出現權限問題導致傳遞失敗。

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