Linux:操作系统对非特权进程间总线的支持

Question

我正在尝试寻找一种简单的解决方案，用于在 Linux 主机上运行的非特权进程之间进行高性能广播/多播通信。我正在寻找一种解决方案，它 1) 简单，2) 无特权(无 root)，3) 语言独立，4) 面向数据包，5) 高效(Gbit/s 及以上)。

为了说明这一点，我现有的代码只是使用 UDP 套接字进行单播通信，这完全符合上述要求(除了单播)。我研究过通过让多个程序监听同一 UDP 端口(使用 SO_REUSEADDR 和/或 SO_REUSEPORT )来将其扩展为多播，但这实际上并没有将数据包的副本分发到所有进程。

我还研究过使用环回广播 (127.255.255.255) 来到达多个监听进程，但似乎我需要绑定(bind)到环回设备上的多个 IP 地址才能使其工作，并且添加这些地址需要 root。

Answer 1

根据皮特的建议，我找到了以下解决方案，该解决方案并不太复杂。

以下 Python 2 程序通过多播/环回实现一个简单的聊天程序。在 Linux 3.13/Ubuntu 14.04 上测试。

import os, socket, sys

# Use an administratively scoped multicast IP (RFC 2365).
mcast_group = '239.0.0.0'
port = 1234

# Communicate over the loopback interface.
ifc = '127.0.0.1'

def send(data):
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM, 0)

    # Send over loopback interface.
    sock.setsockopt(socket.IPPROTO_IP, socket.IP_MULTICAST_IF,
        socket.inet_aton(ifc))

    sock.sendto(data, (mcast_group, port))

def listen():
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM, 0)

    # Join group.
    sock.setsockopt(socket.IPPROTO_IP, socket.IP_ADD_MEMBERSHIP,
        socket.inet_aton(mcast_group) + socket.inet_aton(ifc))

    # Allow multiple subscribers.
    sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)

    sock.bind((mcast_group, port))
    while True:
        data, remote = sock.recvfrom(1024)
        print '#%d (%s:%d): %s' % ( (os.getpid(),) + remote + (data,) )


args = ' '.join(sys.argv[1:])
if args:
    send(args)
else:
    listen()

通过设置 ifc = '0.0.0.0' 并取消设置 IP_MULTICAST_IF 选项，这可以轻松扩展为跨本地广播段 (LAN) 的通信。

接收自己的流量

唯一的问题是，似乎没有简单的方法可以加入群组并向群组中的其他人发送消息，而无需获得自己的流量(即使使用相同的套接字来监听和发送)。

IPPROTO_IP 套接字选项 IP_MULTICAST_LOOP 不起作用；当使用环回接口(interface)时它不起作用，并且当通过网络通信时它会阻止其他本地客户端接收消息。

不过，我可以通过过滤源地址来解决这个问题。

(顺便说一句，我刚刚意识到 QEMU 包含 native support，用于使用多播发送虚拟网络流量。Faced with the above problem, QEMU 开发人员还讨论了基于源地址的过滤，尽管他们似乎从未真正对此做过任何事情。因此，QEMU VM 收到其自己的传出流量的副本，尽管该流量通常在网络堆栈中被拒绝。)