UNIX

名前

書式

unix_socket = socket(AF_UNIX, type, 0);
error = socketpair(AF_UNIX, type, 0, int *sv);  

説明

Valid socket types in the UNIX domain are: SOCK_STREAM, for a stream-oriented socket; SOCK_DGRAM, for a datagram-oriented socket that preserves message boundaries (as on most UNIX implementations, UNIX domain datagram sockets are always reliable and don't reorder datagrams); and (since Linux 2.6.4) SOCK_SEQPACKET, for a sequenced-packet socket that is connection-oriented, preserves message boundaries, and delivers messages in the order that they were sent.

UNIX ドメインソケットでは、補助データを使って ファイルディスクリプターや プロセスの信任状 (credential) を 送受信することもできる。  

アドレスのフォーマット

struct sockaddr_un {
    sa_family_t sun_family;               /* AF_UNIX */
    char        sun_path[108];            /* Pathname */ };

The sun_family field always contains AF_UNIX. On Linux, sun_path is 108 bytes in size; see also NOTES, below.

様々なシステムコール (例えば bind(2), connect(2), sendto(2)) は入力として sockaddr_un 引数を取る。 他のいくつかのシステムコール (例えば getsockname(2), getpeername(2), recvfrom(2), accept(2)) はこの型の引数を返す。

sockaddr_un 構造体では 3 種類のアドレスが区別される。

*

pathname (パス名): bind(2) を使って、UNIX ドメインソケットを、 ヌル終端されたファイルシステム上のパス名に結び付けることができる。 (上述のいずれかのシステムコールにより) ソケットのアドレスが返される際、 その長さは

    offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(sun_path) + 1

であり、 sun_path にはヌル終端されたパス名が格納される。 (Linux では、上記の offsetof() 式は sizeof(sa_family_t) の値と同じだが、 他の実装では sun_path の前に他のフィールドが含まれる場合もある。 そのため、 offsetof() 式を使う方がより移植性のある方法でアドレス構造体のサイズを知ることができる。)

パス名ソケットの詳細については、後で説明する。

*

unnamed (名前なし): bind(2) を使ってパス名に結び付けることができないストリーム型のソケットは 名前を持たない。同様に、 socketpair(2) で作成される 2 つのソケットも名前を持たない。 名前なしのソケットのアドレスを返す際には、 その長さは sizeof(sa_family_t) であり、 sun_path は検査すべきではない。

*

abstract (抽象): 抽象ソケットアドレスは、 sun_path[0] がヌルバイト ('\0') であることから (パス名ソケットから) 区別できる。 この名前空間におけるソケットのアドレスは、 sun_path の残りのバイトの、 アドレス構造体の指定された長さの範囲で表される (名前中のヌルバイトには特別な意味はない)。 この名前はファイルシステムのパス名とは何の関係もない。 抽象ソケットのアドレスを返される際には、 返される addrlen は sizeof(sa_family_t) より大きく (つまり 2 より大きく)、 ソケットの名前は sun_path の最初の (addrlen - sizeof(sa_family_t)) バイトに格納される。

パス名ソケット

*

sun_path のパス名はヌル終端すべきである。

*

終端のヌルバイトを含めたパス名の長さは sun_path の大きさを超えないようにすべきである。

*

sockaddr_un 構造体の終わりを示す addrlen 引数は最低でも以下の値を持つべきである。

    offsetof(struct sockaddr_un, sun_path)+strlen(addr.sun_path)+1

もしくは、もっと簡単には、 addrlen に sizeof(struct sockaddr_un) を指定することもできる。

UNIX ドメインソケットアドレスの扱いが上記のルールに従っていない実装もいくつかある。 (全部ではないが) いくつかの実装では、 sun_path に文字列終端の NULL がなかった場合に終端の NULL が追加される。

移植性があるアプリケーションを作成する際には、 いくつかの実装では sun_path は 92 バイトしかないという点にも留意しておくとよい。

様々なシステムコール (accept(2), recvfrom(2), getsockname(2), getpeername(2)) がソケットアドレス構造体を返す。 これらのシステムコールが UNIX ドメインソケットに対して呼ばれた際には、 これらの呼び出しに渡す addrlen 引数は上記の説明のように初期化すべきである。 リターン時には、この引数にはアドレス構造体の「実際の」サイズが設定される。 呼び出し側ではこの引数で返された値を確認すべきである。 返された値が入力値よりも大きい場合、 sun_path に終端の NULL バイトが存在する保証はない (「バグ」を参照)。  

Pathname socket ownership and permissions

On Linux, connecting to a stream socket object requires write permission on that socket; sending a datagram to a datagram socket likewise requires write permission on that socket. POSIX does not make any statement about the effect of the permissions on a socket file, and on some systems (e.g., older BSDs), the socket permissions are ignored. Portable programs should not rely on this feature for security.

When creating a new socket, the owner and group of the socket file are set according to the usual rules. The socket file has all permissions enabled, other than those that are turned off by the process umask(2).

The owner, group, and permissions of a pathname socket can be changed (using chown(2) and chmod(2)).  

抽象ソケット

Abstract sockets automatically disappear when all open references to the socket are closed.

The abstract socket namespace is a nonportable Linux extension.  

ソケットオプション

SO_PASSCRED

Enabling this socket option causes receipt of the credentials of the sending process in an SCM_CREDENTIALS ancillary message in each subsequently received message. The returned credentials are those specified by the sender using SCM_CREDENTIALS, or a default that includes the sender's PID, real user ID, and real group ID, if the sender did not specify SCM_CREDENTIALS ancillary data.

このオプションがセットされていて、まだソケットが接続されていないと、抽象名前空間に他と重ならない名前が自動的に生成される。

The value given as an argument to setsockopt(2) and returned as the result of getsockopt(2) is an integer boolean flag.

SO_PASSSEC

Enables receiving of the SELinux security label of the peer socket in an ancillary message of type SCM_SECURITY (see below).

The value given as an argument to setsockopt(2) and returned as the result of getsockopt(2) is an integer boolean flag.

The SO_PASSSEC option is supported for UNIX domain datagram sockets since Linux 2.6.18; support for UNIX domain stream sockets was added in Linux 4.2.

SO_PEEK_OFF

socket(7) を参照。

SO_PEERCRED

This read-only socket option returns the credentials of the peer process connected to this socket. The returned credentials are those that were in effect at the time of the call to connect(2) or socketpair(2).

The argument to getsockopt(2) is a pointer to a ucred structure; define the _GNU_SOURCE feature test macro to obtain the definition of that structure from <sys/socket.h>.

The use of this option is possible only for connected AF_UNIX stream sockets and for AF_UNIX stream and datagram socket pairs created using socketpair(2).

SO_PEERSEC

This read-only socket option returns the security context of the peer socket connected to this socket. By default, this will be the same as the security context of the process that created the peer socket unless overridden by the policy or by a process with the required permissions.

The argument to getsockopt(2) is a pointer to a buffer of the specified length in bytes into which the security context string will be copied. If the buffer length is less than the length of the security context string, then getsockopt(2) returns -1, sets errno to ERANGE, and returns the required length via optlen. The caller should allocate at least NAME_MAX bytes for the buffer initially, although this is not guaranteed to be sufficient. Resizing the buffer to the returned length and retrying may be necessary.

The security context string may include a terminating null character in the returned length, but is not guaranteed to do so: a security context "foo" might be represented as either {'f','o','o'} of length 3 or {'f','o','o','\0'} of length 4, which are considered to be interchangeable. The string is printable, does not contain non-terminating null characters, and is in an unspecified encoding (in particular, it is not guaranteed to be ASCII or UTF-8).

The use of this option for sockets in the AF_UNIX address family is supported since Linux 2.6.2 for connected stream sockets, and since Linux 4.18 also for stream and datagram socket pairs created using socketpair(2).

自動バインド (autobind) 機能

ソケット API

UNIX ドメインソケットでは、帯域外データ (out-of-band data) の 送信 (send(2) と recv(2) の MSG_OOB フラグ) はサポートされていない。

send(2) MSG_MORE フラグは UNIX ドメインソケットではサポートされていない。

Linux 3.4 より前では、 recv(2) の flags 引数での MSG_TRUNC の使用は UNIX ドメインソケットではサポートされていなかった。

SO_SNDBUF ソケットオプションは UNIX ドメインソケットで効果を持つが、 SO_RCVBUF は効果がない。 データグラムソケットでは、 SO_SNDBUF の値が 出力データグラムの上限サイズとなる。 実際の上限値は、 SO_SNDBUF オプション として設定された値の 2倍 (socket(7) 参照) からオーバヘッドとして使用される 32 バイトを引いた値となる。  

補助メッセージ

SCM_RIGHTS

他のプロセスでオープンされたファイルディスクリプターのセットを送受信する。 データ部分にファイルディスクリプターの整数配列が入っている。

Commonly, this operation is referred to as "passing a file descriptor" to another process. However, more accurately, what is being passed is a reference to an open file description (see open(2)), and in the receiving process it is likely that a different file descriptor number will be used. Semantically, this operation is equivalent to duplicating (dup(2)) a file descriptor into the file descriptor table of another process.

If the buffer used to receive the ancillary data containing file descriptors is too small (or is absent), then the ancillary data is truncated (or discarded) and the excess file descriptors are automatically closed in the receiving process.

If the number of file descriptors received in the ancillary data would cause the process to exceed its RLIMIT_NOFILE resource limit (see getrlimit(2)), the excess file descriptors are automatically closed in the receiving process.

The kernel constant SCM_MAX_FD defines a limit on the number of file descriptors in the array. Attempting to send an array larger than this limit causes sendmsg(2) to fail with the error EINVAL. SCM_MAX_FD has the value 253 (or 255 in kernels before 2.6.38).

SCM_CREDENTIALS

UNIX 信任状を送受信する。これは認証に用いることができる。 信任状は struct ucred の補助メッセージとして渡される。 この構造体は <sys/socket.h> で以下のように定義されている。

struct ucred {
    pid_t pid;    /* Process ID of the sending process */
    uid_t uid;    /* User ID of the sending process */
    gid_t gid;    /* Group ID of the sending process */ };

glibc 2.8 以降では、この構造体の定義を得るためには (どのヘッダーファイルをインクルードするよりも前に) 機能検査マクロ _GNU_SOURCE を定義しなければならない。

The credentials which the sender specifies are checked by the kernel. A privileged process is allowed to specify values that do not match its own. The sender must specify its own process ID (unless it has the capability CAP_SYS_ADMIN, in which case the PID of any existing process may be specified), its real user ID, effective user ID, or saved set-user-ID (unless it has CAP_SETUID), and its real group ID, effective group ID, or saved set-group-ID (unless it has CAP_SETGID).

To receive a struct ucred message, the SO_PASSCRED option must be enabled on the socket.

SCM_SECURITY

Receive the SELinux security context (the security label) of the peer socket. The received ancillary data is a null-terminated string containing the security context. The receiver should allocate at least NAME_MAX bytes in the data portion of the ancillary message for this data.

To receive the security context, the SO_PASSSEC option must be enabled on the socket (see above).

When sending ancillary data with sendmsg(2), only one item of each of the above types may be included in the sent message.

At least one byte of real data should be sent when sending ancillary data. On Linux, this is required to successfully send ancillary data over a UNIX domain stream socket. When sending ancillary data over a UNIX domain datagram socket, it is not necessary on Linux to send any accompanying real data. However, portable applications should also include at least one byte of real data when sending ancillary data over a datagram socket.

When receiving from a stream socket, ancillary data forms a kind of barrier for the received data. For example, suppose that the sender transmits as follows:

1.

sendmsg(2) of four bytes, with no ancillary data.

2.

sendmsg(2) of one byte, with ancillary data.

3.

sendmsg(2) of four bytes, with no ancillary data.

Suppose that the receiver now performs recvmsg(2) calls each with a buffer size of 20 bytes. The first call will receive five bytes of data, along with the ancillary data sent by the second sendmsg(2) call. The next call will receive the remaining four bytes of data.

If the space allocated for receiving incoming ancillary data is too small then the ancillary data is truncated to the number of headers that will fit in the supplied buffer (or, in the case of an SCM_RIGHTS file descriptor list, the list of file descriptors may be truncated). If no buffer is provided for incoming ancillary data (i.e., the msg_control field of the msghdr structure supplied to recvmsg(2) is NULL), then the incoming ancillary data is discarded. In both of these cases, the MSG_CTRUNC flag will be set in the msg.msg_flags value returned by recvmsg(2).  

ioctl

int value;
error = ioctl(unix_socket, ioctl_type, &value);

ioctl_type には以下を指定できる:

SIOCINQ

For SOCK_STREAM sockets, this call returns the number of unread bytes in the receive buffer. The socket must not be in LISTEN state, otherwise an error (EINVAL) is returned. SIOCINQ is defined in <linux/sockios.h>. Alternatively, you can use the synonymous FIONREAD, defined in <sys/ioctl.h>. For SOCK_DGRAM sockets, the returned value is the same as for Internet domain datagram sockets; see udp(7).

エラー

EADDRINUSE

指定したローカルアドレスが既に使用されているか、ファイルシステムの ソケットオブジェクトが既に存在している。

EBADF

This error can occur for sendmsg(2) when sending a file descriptor as ancillary data over a UNIX domain socket (see the description of SCM_RIGHTS, above), and indicates that the file descriptor number that is being sent is not valid (e.g., it is not an open file descriptor).

ECONNREFUSED

connect(2) により指定されたリモートアドレスが接続待ちソケットではなかった。 このエラーはターゲットのパス名がソケットでなかった場合にも発生する。

ECONNRESET

リモートソケットが予期しないかたちでクローズされた。

EFAULT

ユーザーメモリーアドレスが不正。

EINVAL

渡した引数が不正。よくある原因としては、渡したアドレスの sun_type フィール ドに AF_UNIX が指定されていなかった、行おうとした操作に対してソケットが有 効な状態ではなかった、など。

EISCONN

既に接続されているソケットに対して connect(2) が呼ばれた。または、指定したターゲットアドレスが 既に接続済みのソケットだった。

ENOENT

connect(2) に指定されたリモートアドレスのパス名が存在しなかった。

ENOMEM

メモリーが足りない。

ENOTCONN

ソケット操作にターゲットアドレスが必要だが、 このソケットは接続されていない。

EOPNOTSUPP

ストリーム指向でないソケットに対してストリーム操作が呼び出された。 または帯域外データオプションを用いようとした。

EPERM

送信者が struct ucred に不正な信任状を渡した。

EPIPE

リモートソケットがストリームソケット上でクローズされた。 可能な場合は SIGPIPE も同時に送られる。これを避けるには MSG_NOSIGNAL フラグを send(2) や sendmsg(2) に渡す。

EPROTONOSUPPORT

渡されたプロトコルが AF_UNIX でない。

EPROTOTYPE

リモートソケットとローカルソケットのタイプが一致していなかった (SOCK_DGRAM と SOCK_STREAM)。

ESOCKTNOSUPPORT

未知のソケットタイプ。

ESRCH

While sending an ancillary message containing credentials (SCM_CREDENTIALS), the caller specified a PID that does not match any existing process.

ETOOMANYREFS

This error can occur for sendmsg(2) when sending a file descriptor as ancillary data over a UNIX domain socket (see the description of SCM_RIGHTS, above). It occurs if the number of "in-flight" file descriptors exceeds the RLIMIT_NOFILE resource limit and the caller does not have the CAP_SYS_RESOURCE capability. An in-flight file descriptor is one that has been sent using sendmsg(2) but has not yet been accepted in the recipient process using recvmsg(2).

This error is diagnosed since mainline Linux 4.5 (and in some earlier kernel versions where the fix has been backported). In earlier kernel versions, it was possible to place an unlimited number of file descriptors in flight, by sending each file descriptor with sendmsg(2) and then closing the file descriptor so that it was not accounted against the RLIMIT_NOFILE resource limit.

他にも汎用のソケット層でエラーが起こったり、 ファイルシステム上にソケットオブジェクトを作ろうとした場合に ファイルシステムのエラーが起こることがある。 それぞれの詳細は適切な man ページを参照すること。  

バージョン

注意

SOCK_STREAM ソケット上でファイルディスクリプターや信任状を渡すためには、同じ sendmsg(2) や recvmsg(2) コールで補助データ以外のデータを少なくとも 1 バイト送信/受信しなければならない。

UNIX ドメインのストリームソケットでは、 帯域外データの概念はサポートされない。  

バグ

さらに、 いくつかの実装では、ソケットをバインドする際に終端の NULL が必要ではなく (addrlen 引数を使って sun_path の長さが判定される)、 このような実装でソケットアドレスを取得する際には、 sun_path に終端の NULL は存在しない。

ソケットアドレスを取得するアプリケーションでは、 sun_path に終端の NULL が存在しないという移植性の問題を、 パス名の有効なバイト数が以下のようになると事実を考慮することで取り扱うことができる。

    strnlen(addr.sun_path, addrlen - offsetof(sockaddr_un, sun_path))

他の方法としては、 アプリケーションがソケットアドレスを取得する際、 取得の呼び出しを行う前に、 大きさが sizeof(struct sockaddr_un)+1 のバッファーを割り当てることもできる。 取得の呼び出しでは addrlen に sizeof(struct sockaddr_un) を指定すると、 余分な一つの 0 バイトにより sun_path で返される文字列に終端の NULL が含まれることが保証される。

void *addrp;

addrlen = sizeof(struct sockaddr_un); addrp = malloc(addrlen + 1); if (addrp == NULL)
    /* Handle error */ ; memset(addrp, 0, addrlen + 1);

if (getsockname(sfd, (struct sockaddr *) addrp, &addrlen)) == -1)
    /* handle error */ ;

printf("sun_path = %s\n", ((struct sockaddr_un *) addrp)->sun_path);

アプリケーションが「パス名ソケット」の節で説明したルールにしたがってパス名を「作成」していれば、 このような分かりにくさは避けることができる。  

例

The following output was recorded while running the server in the background and repeatedly executing the client. Execution of the server program ends when it receives the "DOWN" command.  

出力例

プログラムのソース

#define SOCKET_NAME "/tmp/9Lq7BNBnBycd6nxy.socket" #define BUFFER_SIZE 12

/*
 * File server.c
 */

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/un.h> #include <unistd.h> #include "connection.h"

int main(int argc, char *argv[]) {
    struct sockaddr_un name;
    int down_flag = 0;
    int ret;
    int connection_socket;
    int data_socket;
    int result;
    char buffer[BUFFER_SIZE];

    /* Create local socket. */

    connection_socket = socket(AF_UNIX, SOCK_SEQPACKET, 0);
    if (connection_socket == -1) {
        perror("socket");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /*
     * For portability clear the whole structure, since some
     * implementations have additional (nonstandard) fields in
     * the structure.
     */

    memset(&name, 0, sizeof(name));

    /* Bind socket to socket name. */

    name.sun_family = AF_UNIX;
    strncpy(name.sun_path, SOCKET_NAME, sizeof(name.sun_path) - 1);

    ret = bind(connection_socket, (const struct sockaddr *) &name,
               sizeof(name));
    if (ret == -1) {
        perror("bind");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /*
     * Prepare for accepting connections. The backlog size is set
     * to 20. So while one request is being processed other requests
     * can be waiting.
     */

    ret = listen(connection_socket, 20);
    if (ret == -1) {
        perror("listen");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /* This is the main loop for handling connections. */

    for (;;) {

        /* Wait for incoming connection. */

        data_socket = accept(connection_socket, NULL, NULL);
        if (data_socket == -1) {
            perror("accept");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        result = 0;
        for (;;) {

            /* Wait for next data packet. */

            ret = read(data_socket, buffer, sizeof(buffer));
            if (ret == -1) {
                perror("read");
                exit(EXIT_FAILURE);
            }

            /* Ensure buffer is 0-terminated. */

            buffer[sizeof(buffer) - 1] = 0;

            /* Handle commands. */

            if (!strncmp(buffer, "DOWN", sizeof(buffer))) {
                down_flag = 1;
                break;
            }

            if (!strncmp(buffer, "END", sizeof(buffer))) {
                break;
            }

            /* Add received summand. */

            result += atoi(buffer);
        }

        /* Send result. */

        sprintf(buffer, "%d", result);
        ret = write(data_socket, buffer, sizeof(buffer));
        if (ret == -1) {
            perror("write");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        /* Close socket. */

        close(data_socket);

        /* Quit on DOWN command. */

        if (down_flag) {
            break;
        }
    }

    close(connection_socket);

    /* Unlink the socket. */

    unlink(SOCKET_NAME);

    exit(EXIT_SUCCESS); }

/*
 * File client.c
 */

#include <errno.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/un.h> #include <unistd.h> #include "connection.h"

int main(int argc, char *argv[]) {
    struct sockaddr_un addr;
    int ret;
    int data_socket;
    char buffer[BUFFER_SIZE];

    /* Create local socket. */

    data_socket = socket(AF_UNIX, SOCK_SEQPACKET, 0);
    if (data_socket == -1) {
        perror("socket");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /*
     * For portability clear the whole structure, since some
     * implementations have additional (nonstandard) fields in
     * the structure.
     */

    memset(&addr, 0, sizeof(addr));

    /* Connect socket to socket address */

    addr.sun_family = AF_UNIX;
    strncpy(addr.sun_path, SOCKET_NAME, sizeof(addr.sun_path) - 1);

    ret = connect(data_socket, (const struct sockaddr *) &addr,
                   sizeof(addr));
    if (ret == -1) {
        fprintf(stderr, "The server is down.\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /* Send arguments. */

    for (int i = 1; i < argc; ++i) {
        ret = write(data_socket, argv[i], strlen(argv[i]) + 1);
        if (ret == -1) {
            perror("write");
            break;
        }
    }

    /* Request result. */

    strcpy(buffer, "END");
    ret = write(data_socket, buffer, strlen(buffer) + 1);
    if (ret == -1) {
        perror("write");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /* Receive result. */

    ret = read(data_socket, buffer, sizeof(buffer));
    if (ret == -1) {
        perror("read");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /* Ensure buffer is 0-terminated. */

    buffer[sizeof(buffer) - 1] = 0;

    printf("Result = %s\n", buffer);

    /* Close socket. */

    close(data_socket);

    exit(EXIT_SUCCESS); }

SCM_RIGHTS の使用例については cmsg(3) を参照。  

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Index

名前

書式

説明

アドレスのフォーマット

パス名ソケット

Pathname socket ownership and permissions

抽象ソケット

ソケットオプション

自動バインド (autobind) 機能

ソケット API

補助メッセージ

ioctl

エラー

バージョン

注意

バグ

例

出力例

プログラムのソース

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