Linux进程间通信方式_pipe与socket解析【教程】

pipe是单向、匿名、仅限亲缘进程的内核环形缓冲区，需fork后使用且须关闭冗余fd；AF_unix socket才是功能可比的本地IPC方案，支持双向、寻址、非亲缘进程通信。

linux 下 pipe 和 socket 都能传数据，但它们根本不是同一类工具：前者是单向、匿名、仅限亲缘进程的内核缓冲区；后者是双向、可跨主机、需显式地址绑定的网络抽象。别拿 pipe 去替代 socket，也别指望 socket 在父子进程间自动继承。

pipe 只在 fork 后父子进程间有效，且只能单向通信

pipe 创建一对文件描述符：fd[0]（读端）、fd[1]（写端），本质是内核维护的一块环形缓冲区。它不涉及地址、协议或网络栈，也不支持非亲缘进程（如两个独立启动的 shell 进程）直接使用。

常见错误现象：

• 子进程未关闭不用的 fd，导致父进程 read 永远阻塞（因为写端未真正关闭）
• 在多线程中 fork 后未重置 pipe 的 fd 标志位（如 O_CLOEXEC 未设），引发意外继承
• 误以为 pipe 支持 select/epoll 多路复用 —— 实际支持，但仅限本地 fd，不能跨机器

典型用法：

int fd[2]; if (pipe(fd) == -1) { /* handle error */ } if (fork() == 0) {     close(fd[0]);           // 子进程只写     write(fd[1], "hello", 5);     close(fd[1]); } else {     close(fd[1]);           // 父进程只读     char buf[6];     read(fd[0], buf, 5);     close(fd[0]); }

socket 是通用通信原语，AF_UNIX 本地 socket 才接近 pipe 的定位

真正和 pipe 功能可比的是 AF_UNIX 类型的 socket（又称 local socket 或 Unix domain socket）。它支持双向、全双工、可寻址（通过文件路径）、可被非亲缘进程访问，且性能接近 pipe（零拷贝优化在较新内核已支持）。

关键差异点：

• AF_UNIX socket 需要 bind() 绑定一个路径（如 /tmp/mysock），而 pipe 完全无地址概念
• AF_UNIX 支持 SOCK_stream（可靠字节流，类似 TCP）和 SOCK_DGRAM（不可靠数据报，类似 udp），pipe 仅提供字节流语义
• AF_UNIX 可以用 connect() + accept() 建立连接，天然支持一对多模型；pipe 固定一对一

示例（服务端监听 /tmp/echo.sock）：

int s = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0); struct sockaddr_un addr = {.sun_family = AF_UNIX}; strncpy(addr.sun_path, "/tmp/echo.sock", sizeof(addr.sun_path)-1); bind(s, (struct sockaddr*)&addr, offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(addr.sun_path)); listen(s, 1); int c = accept(s, NULL, NULL); // 阻塞等待客户端 char buf[1024]; read(c, buf, sizeof(buf)-1); write(c, buf, strlen(buf));

为什么不该用 AF_INET socket 替代 pipe 做本地进程通信

用 AF_INET + localhost:12345 实现本机 IPC 看似可行，但会引入不必要的开销和复杂性：

• 走完整 TCP/IP 协议栈（即使绕过网卡，仍需 socket 层、TCP 状态机、time-wait 等）
• 端口竞争风险：多个实例可能 bind 失败，需额外逻辑选端口或重试
• 权限模型不同：AF_UNIX socket 可用文件系统权限控制访问（chmod/chown），AF_INET 依赖 netfilter 或 CAP_NET_BIND_SERVICE
• 调试困难：netstat -tuln 显示的是网络端口，而非进程关系；lsof -U 才能看到 AF_UNIX socket 路径与进程映射

除非你明确需要跨主机、或复用已有网络库接口，否则本地 IPC 场景下优先选 pipe（父子简单传递）或 AF_UNIX socket（任意进程、双向、结构化）。

容易被忽略的边界情况：pipe 容量与 SIGPIPE

pipe 缓冲区大小并非无限，默认通常是 64KB（cat /proc/sys/fs/pipe-max-size 可查），写入超限时 write() 会阻塞（或返回 EAGAIN，若设 O_NONBLOCK）。更隐蔽的问题是 SIGPIPE：当写端往已关闭读端的 pipe 写数据时，进程默认终止。

规避方式：

• 总是检查 write() 返回值，不假设一次写完
• 对不需要的信号做屏蔽：signal(SIGPIPE, SIG_IGN)
• 用 splice() 或 sendfile() 避免用户态拷贝（仅限 Linux，且要求一端是文件或 socket）
• AF_UNIX socket 不触发 SIGPIPE，write() 返回 -1 + EPIPE，可控性更好

实际开发中，越早决定通信粒度（一次性小数据？持续流？是否需认证？是否需广播？），越容易避开 pipe 和 socket 的错配陷阱。