在Java中，如何从一个已经打开的C套接字的文件描述符中获取一个Socket或DatagramSocket？

Question

我有一个 Linux 程序分为两部分。

一部分进行NAT穿越以获得UDP套接字（UDP打孔）或TCP套接字（TCP打孔）。第一部分是用 C 编写的，以允许促进或增强 NAT 遍历过程的本机功能。第二部分实际使用的是第一部分NAT穿越得到的连接套接字

问题来了。我希望第一部分（获取套接字的部分）独立于第二部分（将套接字用于特定应用目的的部分）。例如，我希望第一部分可重复用于各种不同的应用程序，这些应用程序都需要在对等点之间建立 UDP 和 TCP 连接。

现在，我希望用 Java 而不是 C 或 C++ 编写第二部分（应用程序部分）。我希望第二部分使用由负责 NAT 遍历的 C 代码获得的套接字连接。假设第一部分建立了一个连接，然后 returns 一个结构：

// Represents a TCP or UDP connection that was obtained in part one.
struct ConnectionObtained {
    int socket_file_descriptor;
    int source_port;
    int destination_port;
    int source_address; // 4 byte ipv4 address
    int destination_address;
    int is_UDP; // 1 for UDP client socket, 0 for TCP client socket 
};

第一部分中的 C 代码可以通过 JNI（Java 本机接口）或进程间通信将此 POD/struct 提供给第二部分中的 Java 代码。

我希望 Java 代码使用该信息构造一个声明类型为 java.net.DatagramSocket 或 java.net.Socket 的对象，然后在 DatagramSocket 或 Socket 所在的任何地方使用该对象预期。

作为起点，请考虑以下示例代码...

/** 
 * Determines the Unix file descriptor number of the given  {@link ServerSocket}.
 */
private int getUnixFileDescriptor(ServerSocket ss) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
  Field $impl=ss.getClass().getDeclaredField("impl");
  $impl.setAccessible(true);
  SocketImpl socketImpl=(SocketImpl)$impl.get(ss);
  Method $getFileDescriptor=SocketImpl.class.getDeclaredMethod("getFileDescriptor");
  $getFileDescriptor.setAccessible(true);
  FileDescriptor fd=(FileDescriptor)$getFileDescriptor.invoke(socketImpl);
  Field $fd=fd.getClass().getDeclaredField("fd");
  $fd.setAccessible(true);
  return (Integer)$fd.get(fd);
}

该代码似乎可以 "recreates a bound {@link ServerSocket} on the given file descriptor." 这是否意味着也可以 "recreates a bound {@link java.net.Socket} on the given file descriptor"？绑定 {@link java.net.DatagramSocket} 怎么样？

/** 
 * Recreates a bound  {@link ServerSocket} on the given file descriptor.
 */
private ServerSocket recreateServerSocket(int fdn) throws Exception {
  FileDescriptor fd=new FileDescriptor();
  Field $fd=FileDescriptor.class.getDeclaredField("fd");
  $fd.setAccessible(true);
  $fd.set(fd,fdn);
  Class $PlainSocketImpl=Class.forName("java.net.PlainSocketImpl");
  Constructor $init=$PlainSocketImpl.getDeclaredConstructor(FileDescriptor.class);
  $init.setAccessible(true);
  SocketImpl socketImpl=(SocketImpl)$init.newInstance(fd);
  ServerSocket ss=new ServerSocket();
  ss.bind(new InetSocketAddress(0));
  Field $impl=ServerSocket.class.getDeclaredField("impl");
  $impl.setAccessible(true);
  $impl.set(ss,socketImpl);
  return ss;
}

Answer 1

您在问两个不同的问题。您能否传递来自在单独进程中编写的 C 代码的绑定套接字，以及您是否可以传递来自相同进程中编写的 C 代码的绑定套接字。

对于第一部分，不，如果 C 代码在一个应用程序中而 Java 代码在另一个应用程序中是不可能的，因为如果可能的话，多个不同的应用程序将能够传递一个套接字（没有 SCM_RIGHTS）。终止最初创建和绑定套接字的应用程序会给其他应用程序带来问题 using/sharing 该套接字。

至于让 C 代码位于 Java 应用程序的本机部分（即通过 jni），在这种情况下，操作系统将无法区分套接字是否位于 Java部分用户代码或C部分，所以你不要运行进入上一段介绍的问题。可以在 Java 和本机代码（参见 link）之间传递套接字（文件描述符 int 和本机套接字描述符），但这并不能告诉您在这种情况下是否可行。

至于从来自 jni 代码的绑定套接字文件描述符生成 java.net.Socket 或 java.net.DatagramSocket，我不知道。你必须自己尝试一下。

Answer 2

您可以根据 Can I share a file descriptor to another process on linux or are they local to the process?

在进程之间传输文件描述符（至少在 POSIX 系统上）

也如评论中所述（感谢@Andrew Henle），您可以通过反射破解 Java 并为现有文件描述符创建 IO 流：Can I get a Java Socket from a file descriptor number? 也可以扩展套接字 class 并覆盖 getInputStream/getOutputStream 方法。

但实际上我建议你使用第一部分作为代理。 Java 部分只是在本地主机上打开服务器套接字，然后 C++ 部分在本地主机和 WAN 地址之间重新传输流量。

在Java中，如何从一个已经打开的C套接字的文件描述符中获取一个Socket或DatagramSocket？

In Java, how do you obtain a Socket or DatagramSocket from the file descriptor of an already opened C socket?

c

java

sockets

udp

tcp