UNIXwork

File Descriptor zwischen Prozessen austauschen

5. March 2017

Es ist möglich, dass mehrere Prozesse Zugriff auf die gleichen File-Deskriptoren haben. Beispielsweise werden bei einem Fork alle File-Deskriptoren kopiert. Der Kind-Prozess kann dann auf die selben Dateien oder Sockets zugreifen.

Man kann auch nach einem Fork oder mit nicht-verwandten Prozessen File-Deskriptoren austauschen. Dies geht über Unix Domain Sockets mit den Funktionen sendmsg und recvmsg.

ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);

Die Nachricht vom Typ struct msghdr hat so einige Felder, die man erstmal ausfüllen muss.

struct msghdr {
    void         *msg_name;       /* optional address */
    socklen_t     msg_namelen;    /* size of address */
    struct iovec *msg_iov;        /* scatter/gather array */
    size_t        msg_iovlen;     /* # elements in msg_iov */
    void         *msg_control;    /* ancillary data, see below */
    size_t        msg_controllen; /* ancillary data buffer len */
    int           msg_flags;      /* flags on received message */
 };

Das Feld msg_name wird hier nicht benötigt, daher setzen wir msg_name und msg_namelen auf 0.

struct msghdr msg;
msg.msg_name = NULL;
msg.msg_namelen = 0;

Die eigentlichen Daten überträgt man mit dem Feld msg_iov, ein Array an Buffern, wie man es von writev kennt. Man erstellt ein Array mit struct iovec Elementen und gibt jeweils einen Pointer auf die Daten und die Länge an. Es reicht natürlich, nur einen Buffer anzugeben.

struct iovec iov[1] ;
iov[0].iov_base = (void*)buf;
iov[0].iov_len = len;

msg.msg_iov = iov;
msg.msg_iovlen = 1;

Jetzt wollen wir noch einen Filedescriptor übertragen. Für solche (und andere) Zwecke gibt es das Feld msg_control für folgende struct:

struct cmsghdr {
    size_t cmsg_len;    /* Data byte count, including header
                           (type is socklen_t in POSIX) */
    int    cmsg_level;  /* Originating protocol */
    int    cmsg_type;   /* Protocol-specific type */
    /* followed by
       unsigned char cmsg_data[]; */
};

Nach den Feldern der struct müssen also noch zusätzliche Daten im Speicher liegen. Für den Fall, dass man Filedeskriptoren übertragen möchte, müssen ein oder mehrere Integer folgen. Es empfiehlt sich zunächst einen statischen Buffer mit der entsprechenden Größe anzulegen. Hierfür gibt es das Makro CMSG_SPACE, was die Größe des Buffers liefert.

char cmsg_buf[CMSG_SPACE(sizeof(int))];

Anschließend setzen wir die Felder der struct.

struct cmsghdr *cmsg = (struct cmsghdr*)cmsg_buf;
cmsg->cmsg_len = CMSG_LEN(sizeof(int));
cmsg->cmsg_level = SOL_SOCKET;
cmsg->cmsg_type = SCM_RIGHTS; // indicates fd payload data

Jetzt fehlt nur noch der Filedescriptor. Dieser muss, wie schon erwähnt, hinter der struct liegen. Mit dem Makro CMSG_DATA erhält man einen Pointer auf die Payload-Data.

int *data = (int*)CMSG_DATA(cmsg);
*data = fd;

Jetzt setzen wir nur noch msg_control und msg_controllen, sowie msg_flags. Danach kann sendmsg aufgerufen werden.

msg.msg_control = cmsg;
msg.msg_controllen = CMSG_LEN(sizeof(int));

msg.msg_flags = 0;

sendmsg(sock, &msg, 0);

Um einen Filedescriptor zu empfangen nutzt man recvmsg, was in der Benutzung ähnlich ist. Dort kommt die selbe struct für die Message zum Einsatz und man muss die Felder auch genauso setzen.

Ich hab ein kleines Beispielprogramm geschrieben, welches nach einem Fork eine Datei im Elternprozess öffnet und anschließend den Filedescriptor dieser Datei an den Kindprozess sendet. Das Kind empfängt dann den Filedescriptor und schreibt etwas in diese Datei.

Autor: Olaf | 0 Kommentare | Tags: unix, c, socket, ipc