深入理解Golang Unix域socket通信

Golang Socket是一种通信方式，可以在程序中通过网络发送和接收数据。主要有两种类型socket：Unix域socket(AF_UNIX)和网络socket(AF_INET|AF_INET6)。本文主要介绍这几种类型socket及其之间的区别和应用场景。

Unix域socket

Unix域socket也称为本地socket，用于在同一机器的进程间通信。实用基于文件的接口，通过文件系统路径访问，就像正常的文件。通常情况下Unix域socket比网络socket要更快、更高效，他们通常用于内部进程(IPC)或服务间通信，使用文件系统作为通信通道进行传输数据。

文件系统提供可靠的、有效的机制在进程间传输数据，仅涉及到内核。进程间通信通过读写相同的socket文件，这由内核进行管理。内核负责处理通信细节，如同步、缓存和错误处理以及确保数据按正确的顺序可靠传输。

而网络socket的通信需要涉及内核，网络栈、网络硬件，过程使用网络协议，如TCP/UDP，网络socket通过网络建立连接并传输数据。内核和网络栈处理通信细节，如路由、寻址以及纠错，网络硬件处理数据在网络中物理传输。

Golang 中 Unix与socket被创建使用net.Dial客户端或net.Linsten服务端函数，需要使用unix网络类型。举例，下面代码创建Unix域socket并监听请求连接：

// Create a Unix domain socket and listen for incoming connections.
socket, err := net.Listen("unix", "/tmp/mysocket.sock")
if err != nil {
    panic(err)
}

网络socket

网络socket在不同机器的进程间通信，使用tcp或udp协议。网络socket比unix域socket应用更广，可以在任何连接网络中机器进行中通信，通常为服务端–客户端方式，如web服务器和客户端应用。

Golang网络socket使用net.Dial 和 net.Listen函数创建，使用tcp或udp协议。举例，下面代码创建tcp socket并监听请求连接：

// Create a TCP socket and listen for incoming connections.
socket, err := net.Listen("tcp", ":8000")
if err != nil {
    panic(err)
}

Unix域socket示例

下面看一个示例如何使用unix域socket，下面代码使用unix域创建简单echo功能服务：

package main
import (...)

func main() {
    sPath := "/tmp/echo.sock"
    // Create a Unix domain socket and listen for incoming connections.
    socket, err := net.Listen("unix", sPath)
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }

    // Cleanup the sockfile.
    c := make(chan os.Signal, 1)
    signal.Notify(c, os.Interrupt, syscall.SIGTERM)
    go func() {
        <-c
        os.Remove(sPath)
        os.Exit(1)
    }()

    for {
        // Accept an incoming connection.
        conn, err := socket.Accept()
        if err != nil {
            log.Fatal(err)
        }

        // Handle the connection in a separate goroutine.
        go func(conn net.Conn) {
            defer conn.Close()
            // Create a buffer for incoming data.
            buf := make([]byte, 4096)

            // Read data from the connection.
            n, err := conn.Read(buf)
            if err != nil {
                log.Fatal(err)
            }

            // Echo the data back to the connection.
            _, err = conn.Write(buf[:n])
            if err != nil {
                log.Fatal(err)
            }
        }(conn)
    }
}

运行go build .，生成可执行文件。然后利用netcat测试echo服务，使用-U选项指定socket文件，连接后可以发送和接收文件。

$ echo "File Socket Demo." | nc -U /tmp/echo.sock
File Socket Demo.

使用Unix域socket实现http服务器

unix域socket也可以实现http服务，使用server.Serve和net.Listener函数：

package main
import (...)

const socketPath = "/tmp/httpecho.sock"
func main() {
    // Create a Unix domain socket and listen for incoming connections.
    socket, err := net.Listen("unix", socketPath)
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    // Cleanup the sockfile.
    c := make(chan os.Signal, 1)
    signal.Notify(c, os.Interrupt, syscall.SIGTERM)
    go func() {
        <-c
        os.Remove(socketPath)
        os.Exit(1)
    }()

    m := http.NewServeMux()
    m.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        w.Write([]byte("Hello golang network developer!"))
    })

    server := http.Server{
        Handler: m,
    }

    if err := server.Serve(socket); err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
}

使用下面命令进行测试：

$ curl -s -N --unix-socket /tmp/httpecho.sock http://localhost/
Hello golang network developer!

使用unix域socket实现http服务的优势为，增强安全性、提升性能，容易使用，对于必须在同一台机器进程间通信的场景，这些优点使得HTTP服务器实现更加高效、可靠、可扩展。

总结

安全性

unix域socket和网络socket在安全性方面有差异。unix域比网络更安全，因为它不需要对外暴露给网络，进行在同一台服务器上的进程间通信。unix域仅使用文件系统权限去控制访问，指定用户和组创建socket文件并仅有权限的用户和组才能访问进程。这意味着仅收取进程能连接至socket和交互数据。

相反，网络socket暴露在网络上并任何机器都可以连接并访问，很容易受到恶意用户（如黑客和恶意软件）的攻击。网络socket使用tcp/udp协议，这些协议有他们自己安全机制，如加密和认证。但这些机制不足以防御各种类型的攻击，网络socket总是存在威胁。

如何选择

具体选择哪种类型socket，主要考虑的是应用程序需求和约束。Unix域套接字速度更快，效率更高，但仅限于同一机器上进程之间的通信。网络套接字更通用，但需更多开销，并可能受到网络延迟和网络攻击的影响。一般来说，Unix域套接字适用于同一机器上的IPC和服务之间的通信，而网络套接字适用于网络上的客户机-服务器通信。

当您需要在同一主机上的进程之间通信时，应该选择Unix域套接字而不是网络套接字。Unix域套接字在同一主机上的进程之间提供了安全有效的通信通道，适用于进程需要频繁或实时交换数据的场景。例如，假设在K8s的pod中有两个容器，它们必须尽可能快地相互通信!

综上所述，Unix域套接字和网络套接字是Golang中两种重要的套接字类型，用于不同的目的和场景。理解这些套接字类型之间的差异和权衡对于在Golang中设计和实现高效可靠的网络应用程序至关重要。请记住，使用unix套接字的进程之间的通信仅由内核处理，而在网络套接字中，通信涉及内核、网络堆栈和网络硬件。

代码007普通

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