6.進程間通訊

一.基本概念

 進程間通訊：進程之間交換數據的過程叫進程間通訊。

 進程間通訊的方式：、

 

  簡單的進程間通訊：

   

   命令行：父進程經過exec函數建立子進程時能夠附加一些數據

   環境變量表：父進程經過exec函數建立子進程順便傳遞一張環境變量表

    信號：父子進程之間能夠根據進程號相互發送信號，進程簡單通訊

   文件：一個進程向文件中寫入數據，另外一個進程從文件中讀取出來。

  命令行，環境變量只能單向傳遞，信號太過於簡單，文件通訊不能實時。

  XSI通訊方式：X/open 計算機制造商組織。

   共享內存，消息隊列，信號量，

  網絡進程間通訊方式：

   網絡通訊就是不一樣機器的進程間通訊方式

傳統的進程間通訊方式：管道

二.管道

  1.管道是一種古老的通訊方式（基本上再也不使用）

  2.早期的管道是一種半雙工，如今大多數是全雙工的

  3.有名管道(管道是以文件的方式存在的)

   建立管道文件：

    命令mkfifo

    函數mkfifo

    #include <sys/types.h>

          #include <sys/stat.h>

          int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

        管道通訊的編程模式：

         進程A 進程B

         建立管道mkfifo

         打開管道文件open 打開管道

         寫/讀數據write/read 讀/寫數據

         關閉管道close 關閉管道

        4.無名管道：由內核幫助建立，只返回管道的文件描述符，看不到管道文件，這種管道只能用於fork建立的父子進程之間

          int pipe(int pipefd[2]);

          pipefd[0]用來讀數據

          pipefd[1]用來寫數據

          練習：使用無名管道讓父子進程通訊

三.XSI IPC進程間通訊

 1.XSI通訊是依靠內核的IPC對象進程通訊

 

 2.每個IPC對象都有一個IPC標識(相似文件描述符)，IPC標識符是一個非負整數。

 3.IPC對象必需要先建立，建立後才能進程獲取，設置，操做，刪除。

 4.建立IPC對象必需要提供一個鍵值(key_t),鍵值是建立獲取IPC對象的依據

 5.產生鍵值的方法：

  固定的字面值：1980014

 

  使用函數計算：ftok(項目路徑,項目id)

  使用宏讓操做系統隨機分配：IPC_PRIVTE

   必須把獲取到的IPC對象標識符記錄下來，告訴其餘進程

 6.XSI能夠建立的IPC對象有：

  共享內存，消息隊列，信號量

四.共享內存

 1.由內核維護一塊共享的內存區域，其餘進程把本身的虛擬地址映射到這塊內存，而後多個進程之間共享這塊內存了。

 2.這種進程間通訊的好處是不須要信息複製 ，它是進程間通訊最快的一種方式。

 3 .這種方式會面臨同步的問題，須要與其餘的通訊方式配合，最合適的方式就是信號。

 共享內存的編程模式：

  1.進程之間要約定一個鍵值

  進程A 進程B

  建立共享內存

  加載共享內存 加載共享內存

  卸載共享內存 卸載共享內存

  銷燬共享內存

     int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

     功能：建立共享內存

     size:大小

     模式：

     返回值：IPC對象標識符(相似於文件描述符)

     void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

     功能：加載共享內存（）

     

     shmid：shmget的返回值

     

     shmaddr:進程提供的虛擬地址，也能夠爲NULL，若是爲空，操做系統會自動選擇一塊地址映射

     

     shmflg：

      SHM_RDONLY：映射內存的權限爲只讀

      SHM_REMAP：映射已經存在的內存共享

      SHM_RND:當shmaddr爲空時自動分配

      mode_flag:權限

 int shmdt(const void *shmaddr);

 功能：這個地址對應的共享內存取消映射關係

 #include <sys/ipc.h>

    #include <sys/shm.h>

    int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

    功能：控制/銷燬共享內存

    cmd:

     IPC_STAT:獲取共享內存的屬性

     IPC_SET:設置共享內存的屬性

     IPC_RMID：刪除共享內存

    buf:

     記錄共享內存屬性的對象

五.消息隊列

 1. 消息隊列是一個由系統內核負責存儲和管理，並經過IPC對象標識符獲取的數據鏈表

    #include <sys/types.h>

       #include <sys/ipc.h>

       #include <sys/msg.h>

       int msgget(key_t key, int msgflg);

       msgflg:

        建立IPC_CREAT | IPC_EXCL

        獲取：0

    int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

        功能：向消息隊列發送消息

       

        msqid:msgget的返回值

        msgp：消息(消息類型+消息內容)的首地址

        msgsz：消息內容的長度(不包含消息類型)

        msgflg:

         

    ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,

                      int msgflg);

       功能：從消息隊列接收消息

       

       msgp:存儲消息的緩衝區

       

       msgsz:要接收的消息長度

       

       msgtyp:要接收消息的類型，(包含在消息的前四個字節)

       

       msgflg:

       

        MSG_NOERROR:當消息的實際長度大於msgsz，則按照msgsz長度截取再發送，不然產生錯a

        MSG_NOWAIT：若是想要接收的消息不存在，則直接返回。

         不然阻塞等待。

        MSG_EXCEPT：從消息隊列中接收第一個不是msgtype類型的第一個消息

    int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

    功能：控制/銷燬消息隊列

    cmd:

     IPC_STAT:獲取消息隊列的屬性

     IPC_SET：設置消息隊列的屬性

     IPC_RMID：刪除消息隊列

六.IPC相關命令：

 ipcs -m 查看共享內存

 ipcrm -m id 刪除共享內存

 ipcs -q 查看消息隊列

 ipcrm -q id 刪除消息隊列

七.信號量

  信號量(信號燈)，能夠看成進程與進程之間共享的全局變量，通常用來爲共享的資源計數。

 信號量的使用方法：

  1.進程A，建立信號量，並設置信號量的初始值(設置資源數)

  2.進程B，獲取信號量，查看信號量(查詢剩餘資源的數量)，減小信號量(使用資源)，增長信號量(資源使用完畢歸還)

  3.當一個進程減小信號量時，若是不能減(資源使用完畢)，則進程能夠進入等待狀態,當信號量可以被減的時候(其餘進程把資源還回來了)，進程會被喚醒

    #include <sys/types.h>

       #include <sys/ipc.h>

       #include <sys/sem.h>

       int semget(key_t key, int nsems, int semflg);

       功能：建立獲取獲取信號量

       nsems:信號量的數量

       semflg:

         IPC_CREAT

         IPC_EXCL

         0644之類的權限碼

       int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);

       功能：對信號量增長或減小

       struct sembuf {

          unsigned short sem_num;

          short sem_op;

          short sem_flg; // IPC_NOWAIT標識不阻塞

       }

       int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);

       功能：對信號量的控制或釋放

       semnum:信號量的編號

       cmd:

         IPC_SET 設置信號量的屬性

         IPC_STAT 設置信號量的屬性

         IPC_RMID 刪除信號量

         IPC_INFO 獲取信號量的信息