在不同进程之间共享打开的文件描述符

Question

有一种情况是一个进程打开串口并配置它的终端参数。 如何将此文件描述符共享给另外两个进程，这两个进程也将通过串行端口传递数据。 是否可以共享打开的文件描述符？ 如果是，那么，怎么可能呢？

编辑：注意这三个进程不是相关进程（不是父/子进程）

Answer 1

最简单的方法是在分离其他进程之前打开并配置文件描述符。 这将为您节省最多的麻烦。

假设这是不可能的，有一种方法。

创建一个unix域套接字。 让主进程侦听该套接字。 一旦有人连接到它，发送带有SCM_RIGHTS的cmsg。 在我的linux系统上，这将在手册页“cmsg（3）”中记录。 在我的MacOS（我编写示例代码的地方）上，我无法找到它所记录的位置。

现在，在需要特殊文件描述符副本的进程中，打开unix域套接字读取cmsg，然后你就拥有了文件描述符。

这是一些示例代码。 这很长，因为整个过程非常冗长。 它将做的是没有共享任何文件描述符，它将描述符发送到文件'/ tmp / magic'到客户端，客户端将向它写一条消息。 传递的文件描述符在客户端和服务器中的本地变量magic中。

#include <sys/socket.h>
#include <sys/un.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <err.h>
#include <fcntl.h>
#include <assert.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

#define SOCKET_NAME "/tmp/socket"

#define SPECIAL_FILE "/tmp/magic"

void
server(void)
{
    struct sockaddr_un sun = { 0 };
    socklen_t sunlen;
    int l, fd, magic;

    if ((magic = open(SPECIAL_FILE, O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC, 0600)) == -1)
        err(1, "open");

    if ((l = socket(PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
        err(1, "server socket");

    unlink(SOCKET_NAME);

    sun.sun_family = AF_UNIX;
    snprintf(sun.sun_path, sizeof(sun.sun_path), SOCKET_NAME);

    if (bind(l, (struct sockaddr *)&sun, sizeof(sun)) == -1)
        err(1, "bind");

    if (listen(l, 5) == -1)
        err(1, "listen");

    sunlen = sizeof(sun);

    while ((fd = accept(l, (struct sockaddr *)&sun, &sunlen)) != -1) {
        struct msghdr msg = { 0 };
        struct cmsghdr *cmsg;
        struct iovec iov;
        char buf[CMSG_SPACE(sizeof(magic))];

        iov.iov_base = (void *)"ok";
        iov.iov_len = 2;

        msg.msg_iov = &iov;
        msg.msg_iovlen = 1;
        msg.msg_control = buf;
        msg.msg_controllen = sizeof(buf);
        cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&msg);
        cmsg->cmsg_level = SOL_SOCKET;
        cmsg->cmsg_type = SCM_RIGHTS;
        cmsg->cmsg_len = CMSG_LEN(sizeof(magic));

        *((int *)(void *)CMSG_DATA(cmsg)) = magic;

        if (sendmsg(fd, &msg, 0) == -1)
            err(1, "sendmsg");
        close(fd);
    }

    close(l);
    unlink(SOCKET_NAME);
}

void
client(void)
{
    struct sockaddr_un sun = { 0 };
    struct msghdr msg = { 0 };
    struct cmsghdr *cmsg;
    struct iovec iov;
    int fd, magic;
    char cbuf[CMSG_SPACE(sizeof(int))];
    char buf[16];

    if ((fd = socket(PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
        err(1, "socket");
    }

    sun.sun_family = AF_UNIX;
    snprintf(sun.sun_path, sizeof(sun.sun_path), SOCKET_NAME);

    if (connect(fd, (struct sockaddr *)&sun, sizeof(sun)) == -1) {
        err(1, "connect");
    }

    iov.iov_base = buf;
    iov.iov_len = sizeof(buf);
    msg.msg_iov = &iov;
    msg.msg_iovlen = 1;
    msg.msg_control = cbuf;
    msg.msg_controllen = sizeof(cbuf);

    if (recvmsg(fd, &msg, 0) == -1)
        err(1, "recvmsg");

    cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&msg);
    assert(cmsg->cmsg_level == SOL_SOCKET && cmsg->cmsg_type == SCM_RIGHTS);
    magic = *(int *)(void *)CMSG_DATA(cmsg);

    if (write(magic, "hello", strlen("hello")) != strlen("hello"))
        err(1, "write(magic)");

    close(magic);
    close(fd);
}

int
main(int argc, char **argv)
{
    switch (fork()) {
    case 0:
        sleep(2);       /* poor mans synchronization */
        printf("starting client\n");
        client();
        _exit(0);
        break;
    case -1:
        err(1, "fork");
    default:
        printf("starting server\n");
        server();
        exit(1);
    }
    return 1;
}

关于这个例子的一些注释：

• 它适用于MacOS，我没有在其他系统上测试过，但同样的方法肯定适用于* BSD和Linux。 我没有在其他系统上执行此操作的经验。 据称这是POSIX，因此它应该适用于更多系统。
• 没有必要在消息中包含任何有效负载（因此不需要带有“ok”的iovec），但由于某种原因，我无法在没有它的情况下使用它。
• 您希望在套接字上获得更好的位置和权限，“/ tmp / socket”是真实系统上可怕的硬编码名称。
• 根据经验，我知道CMSG_ *宏在某些操作系统中会导致对齐问题。 我相信在分配缓冲区和来回的所有魔法演员时我做的一切都是正确的，但YMMV在严格的对齐架构上。 您可能需要使用malloc甚至posix_memalign更好地分配缓冲区。

Answer 2

有一种方法可以使用管道或unix域套接字来完成此操作。 细节可以在这里找到。