跨平台服务编写日记 Ep.2 进程间通讯（IPC） 前情提要 上一篇文章实现了统一的日志管理，这篇文章来实现进程间消息通讯，即IPC。 分析 Windows 在Windows下，主要通过管道（Pipe）实现进程间通讯。管道又分为命名管道（Named Pipe）和匿名管道（Anonymous Pipe）。其中，匿名管道是单向的，通常在父进程和子进程之间通讯[2]。而命名管道则可以是单向管道或双工管道，并且支持一对多通讯[3]。顾名思义，识别命名管道的唯一方式是它的名称，因此两个进程只要都连接到同一个名字的命名管道即可实现通信。 我们需要实现进程间的双向通讯，因此采用命名管道。大致思路就是：进程作为伺服模式，也就是接收端启动时创建一个线程，创建一个命名管道并监听管道内消息。当管道被连接时从中读取管道内数据；当进程作为发送端启动时尝试连接到同一个名称的管道，并写入消息内容。 Linux 在Linux下通常使用socket进行进程间通讯。不过不同于监听端口，进程间通讯一般会选择监听一个sock文件[5]，常见的服务类应用如docker daemon、mysql都是通过这种方式。 因此，大致思路如下：作为伺服模式启动的进程创建一个socket监听，并等待从中接收消息；发送端连接到socket套接字并发送消息。和上文命名管道的名称类似，socket套接字会映射一个唯一的.sock文件，发送方只要打开这个文件即可发送消息。（实际上打开方式不是常规的打开文件，而是用socket专用的打开方式[5]） 代码实现 初始化 为了实现共用一套主代码，我使用了和上一篇文章中一样的通过宏定义区分系统类型的方案，将Windows和Linux的代码分别写在service-windows.h和service-linux.h两个头文件中： #ifdef _WIN32 #include "service-windows.h" #elif defined(__linux__) #include "service-linux.h" #endif 当接收端进程启动时，创建一个线程处理收信息（使用std::thread作为多线程库）： thread_bind = std::thread(bind_thread_main); 监听部分 Windows 在Windows下，只要尝试从指定名称的命名管道读取数据即可。其中，因为设置了管道为等待模式（即下文中CreateNamedPipe的第三个参数DWORD dwPipeMode中设置了PIPE_WAIT），ConnectNamedPipe会是阻塞模式，因此不用担心不断循环造成的性能损失。 void bind_thread_main() { while (!exit_requested.load()) { HANDLE hPipe = CreateNamedPipe( PIPE_NAME, PIPE_ACCESS_DUPLEX, PIPE_TYPE_MESSAGE | PIPE_READMODE_MESSAGE | PIPE_WAIT, PIPE_UNLIMITED_INSTANCES, 1024, // Output buffer size 1024, // Input buffer size 0, // Default timeout NULL); if (hPipe == INVALID_HANDLE_VALUE) { service_log.push(LEVEL_WARN, "Failed to create pipe: %d", GetLastError()); continue; } if (ConnectNamedPipe(hPipe, NULL) || GetLastError() == ERROR_PIPE_CONNECTED) { char buffer[1024]; DWORD bytesRead; if (ReadFile(hPipe, buffer, sizeof(buffer) - 1, &bytesRead, NULL)) { buffer[bytesRead] = '\0'; m_queueMsg.push(buffer); service_log.push(LEVEL_VERBOSE, "Message received: %s", buffer); } FlushFileBuffers(hPipe); DisconnectNamedPipe(hPipe); CloseHandle(hPipe); } else { CloseHandle(hPipe); } } } Linux 为了防止创建失败，在创建前会先尝试删除没有清理干净的sock文件，即代码中unlink(SOCKET_PATH)。SOCKET_PATH为全局变量，定义了套接字文件的路径。创建套接字时，指定family为AF_UNIX代表创建UNIX套接字，即.sock文件的这种类型（如果是网络套接字就是AF_INET）。timeval这段代码设置了一个超时限制，当accept函数等待时间超过设置的SOCKET_TIMEOUT超时时间（单位秒）后会自动结束阻塞并返回错误信息。创建完套接字后按照正常流程设置绑定和监听即可。 void bind_thread_main() { unlink(SOCKET_PATH); int server_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0); if (server_fd == -1) { service_log.push(LEVEL_FATAL, "Failed to create socket"); exit_requested.store(true); return; } struct timeval tv; tv.tv_sec = SOCKET_TIMEOUT; tv.tv_usec = 0; setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &tv, sizeof(tv)); sockaddr_un addr{}; addr.sun_family = AF_UNIX; strncpy(addr.sun_path, SOCKET_PATH, sizeof(addr.sun_path) - 1); if (bind(server_fd, (sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) == -1) { service_log.push(LEVEL_FATAL, "Bind failed"); close(server_fd); exit_requested.store(true); return; } if (listen(server_fd, 5) == -1) { service_log.push(LEVEL_FATAL, "Listen failed"); close(server_fd); exit_requested.store(true); return; } while (!exit_requested.load()) { int client_fd = accept(server_fd, nullptr, nullptr); if (client_fd != -1) { char buffer[1024]; int bytes_read = read(client_fd, buffer, sizeof(buffer) - 1); if (bytes_read > 0) { buffer[bytes_read] = '\0'; m_queueMsg.push(buffer); service_log.push(LEVEL_VERBOSE, "Message received: %s", buffer); } close(client_fd); } else { if (errno == EWOULDBLOCK || errno == EAGAIN) { continue; } service_log.push(LEVEL_WARN, "Failed to accept socket connection"); } } } 当读取到消息后，两份代码都会将消息保存至阻塞队列m_queueMsg中。 发送部分 Windows 打开指定管道并写入消息内容即可： bool send_message(const std::string& msg) { if (!WaitNamedPipe(PIPE_NAME, NMPWAIT_WAIT_FOREVER)) { service_log.push(LEVEL_ERROR, "Failed to find valid pipe: %d", GetLastError()); return false; } HANDLE hPipe = CreateFile( PIPE_NAME, GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL); if (hPipe == INVALID_HANDLE_VALUE) { service_log.push(LEVEL_ERROR, "Failed to connect: %d", GetLastError()); return false; } DWORD bytesWritten; if (WriteFile(hPipe, msg.c_str(), (DWORD)msg.size(), &bytesWritten, NULL)) { service_log.push(LEVEL_VERBOSE, "Message sent: %s", msg.c_str()); CloseHandle(hPipe); return true; } else { service_log.push(LEVEL_ERROR, "Message (%s) send failed: %d", msg.c_str(),GetLastError()); CloseHandle(hPipe); return false; } } Linux 同理，连接套接字，发送数据： bool send_message(const std::string& msg) { int sock = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0); if (sock == -1) { service_log.push(LEVEL_ERROR, "Failed to create socket"); return false; } sockaddr_un addr{}; addr.sun_family = AF_UNIX; strncpy(addr.sun_path, SOCKET_PATH, sizeof(addr.sun_path) - 1); if (connect(sock, (sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) == -1) { service_log.push(LEVEL_ERROR, "Connect failed"); close(sock); return false; } if (write(sock, msg.c_str(), msg.size()) == -1) { service_log.push(LEVEL_ERROR, "Message send failed: %s", msg.c_str()); close(sock); return false; } else { service_log.push(LEVEL_VERBOSE, "Message sent success: %s", msg.c_str()); close(sock); return true; } } 清理 Windows下没什么需要清理的，Linux下删除套接字文件即可： unlink(SOCKET_PATH); 效果示意图 Windows Linux 样例代码下载： IPCTest.zip 参考文章： https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/ipc/pipes https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/ipc/anonymous-pipes https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/ipc/named-pipes https://www.cnblogs.com/alantu2018/p/8493809.html https://blog.csdn.net/dog250/article/details/100998838