首页 > 代码库 > linux进程通信
linux进程通信
e14: 进程间通信（进程之间发送/接收字符串/结构体）：
传统的通信方式：
管道（有名管道 fifo，无名管道 pipe）
信号 signal
System V(基于IPC的对象)： IPC对象： ipcrm [ -M key | -m id | -Q key | -q id | -S key | -s id ] ...
消息队列 message queue ipcs： ipcrm {shm|msg|sem} id...
共享内存 share memory -m shared memory segments
信号量集/信号灯集 semaphore -q message queues
-s semaphore arrays
-a all (this is the default)
----------------------------------------------------------------------------
| System V的流程： | system（） - execute a shell command
| 已经存在的路径名---->ftok()---->key---->IPC对象---->id---->使用 | 调用/bin/sh -c command,执行命令command
| |
| key-----shmget(),msgget(),semget()----->IPC对象（id号） |
| eg:key=ftok("/",‘a‘); |
| id=msgget(key,IPC_CREAT|0666); |
| open(filename,O_CREAT,0666); |
----------------------------------------------------------------------------
BSD：
套接字 socket
e14-1: 无名管道pipe（用于具有亲缘关系的进程,单向的数据传输通道）：
int pipe(int pipefd[2]);
pipefd[0]----读端，pipefd[1]----写端
----------------------------------------------------------------------
读端：
写端存在：
管道是有数据的，返回读取的字节数
管道是没有数据的，阻塞/等待直到管道中有数据
写端不存在：
管道是有数据的，返回读取的字节数
管道是没有数据的，返回0
写端：
读端存在：
管道有空间，返回写入的字节数
管道没有空间/空间不足，有多少写多少，直到写完返回
读端不存在：
进程被终止
e14-2: 有名管道fifo（first in first out）（用在独立的进程之间，双向的）：
有名管道是独立于进程存在的
有名管道可以看成由文件名标识的一根管道
创建：mkfifo
删除：unlink
监听：open（O_RDONLY）
开始会话：open(O_WRONLY)
两个进程通过FIFO进行通信：发送----write
接收----read
结束通信：close
----------------------------------------------------------------------
关于阻塞：
读端：open(O_RDONLY)；写端：open(O_WRONLY)
只有读端或者只有写端的时候，open调用会阻塞
验证方法：只运行read或者write程序
写端关闭：只剩下读端时，read立即返回0
读端关闭：只剩下写端时，写端会被终止
O_RDWR：两端都是O_RDWR方式打开时，两端都运行。如果一端退出，因为另一端以O_RDWR的方式打开，相当与自己也可以写，自己也可以读，在调用read，write时会阻塞
----------------------------------------------------------------------------------
多个进程读fifo：有名管道是一个队列，而不是常规文件。写端将字节写入队列，读端从队列的头部移出字节，每个读端都会将数据移出队列。所以如果想要保证读端都读到数据，写端必须要重写数据。
----------------------------------------------------------------------------------
竞态条件：FIFO不会出现竞态条件的问题。read和write系统调用是原子操作。读取操作将管道清空，而写入操作又将管道塞满。在读端和写端连通之前，系统内核会将进程挂起。
e14-3: 消息队列message queue：
key-----msgget()----->IPC对象（id号）
eg: 创建：key=ftok("/",‘a‘);
id=msgget(key,IPC_CREAT|0666);
open(filename,O_CREAT,0666);
删除：msgctl：IPC_RMID
发送：msgsnd
接收：msgrcv
e14-4: 共享内存share memory：
最快速的进程间通信方式，适合大量数据的传输。他是一种高效率的进程间通信方式，进程可以直接读写内存空间，而不需要任何数据的copy
交互的时候不妨便，尤其是复杂的交互程序，需要同步/互斥
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
共享内存的实现分为两个步骤：创建共享内存；映射共享内存,解除映射
创建/打开：shmget
删除：shmctl：IPC_RMID
内存映射：shmat:shmaddr--->内存映射指定的地址，若是NULL，表示由系统自动映射
shmflg---->默认是0，共享内存可读写，若是SHM_RDONLY，表示共享内存只读
内存解除映射：shmdt
e14-5: 信号量集/信号灯集semaphore：
信号量是一个内核变量，它可以被系统当中的任何进程所访问
进程之间可以使用这个变量来协调对于共享内存和其他资源的访问
信号量集是一个或多个信号量的一个集合，其中的每一个元素都是单独的信号量
信号量集机制------>解决进程间的同步与互斥
创建：semget
删除：semctl：IPC_RMID
初始化:semctl：SETVAL
修改：semop：sops---->结构体数组的首地址
nsops---->结构体数组的大小
结构体：struct sembuf{
unsigned short sem_num; /* semaphore number */
short sem_op; /* semaphore operation */
short sem_flg; /* operation flags */
};
sem_op：
>0 对信号量的当前值进行增加
=0 等待直到信号量的值为0
<0 对信号量的当前值进行减少（如果不够减，就会等待）
sem_flag：SEM_UNDO，在进程终止前，对信号量进程恢复
e14-6: 信号signal：
信号来自内核
发送信号的方式：
1.键盘快捷键
2.内核在执行程序出错时。比如：非法段存取，浮点数溢出或除零运算
3.一个进程可以通过系统调用给另一个进程发送信号
特点：信号是一种异步通信方式，唯一的一种异步通信方式
信号可以直接进行用户空间过程和内核空间进程的交互
内核空间进程可以用信号来通知用户空间进程发生了哪些系统事件
------------------------------------------------------------------------------------------------------
用户空间进程对信号的响应方式：
1.忽略信号：对信号不做任何处理，其中，有两个信号不能忽略：SIGKILL（9） 和STGSTOP（10）
2.捕捉信号：定义信号处理函数，当信号发生时，执行相对应的信号处理函数
3.执行默认操作：linux对每种信号都规定了默认操作
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
信号（kill -l）：
1.SIGHUP（终止进程）：
在用户终端连接结束的时候发出的，通常是终端的控制进程结束时，通知同一会话的各个进程组与控制终端不再连接
2.SIGINT（终止进程）：
用户输入“ctrl + c”时发出，前台进程中的每一个进程会接收到这个信号
3.SIGQUIT（终止进程）：
用户输入“ctrl + \”时发出
9.SIGKILL（终止进程）：
立即结束程序的运行，不能被忽略
14.SIGALRM（终止进程）：
当一个定时器到时的时候发送
===============================================================================================
| sleep：添加延时 |
| sleep(n)----将当前进程挂起n秒 |
| 1.为SIGALRM设置处理函数 |
| 2.调用alarm（num_seconds）：设置一个定时器，在num_seconds秒之后发送SIGALRM信号 |
| alarm也叫做闹钟函数，如果之前有设置定时器，前面设置的会失效 |
| 3.pause（）：挂起进程直到信号到达，任何的信号都可以唤醒进程 |
===============================================================================================
| usleep：实现精度更高的延时 |
| int usleep(useconds_t usec); |
| |
| 获取或设置间隔计时器： |
| int getitimer(int which, struct itimerval *curr_value); |
| int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value,struct itimerval *old_value); |
| |
| which：获取或设置的计时器 |
| ITIMER_REAL：真实----------发送 SIGALRM |
| ITIMER_VIRTUAL：虚拟-------------发送 SIGVTALRM |
| ITIMER_PROF：实用----------发送 SIGPROF |
| struct itimerval 结构体 |
| struct itimerval { |
| struct timeval it_interval; /* next value */ |
| struct timeval it_value; /* current value */ |
| }; |
| struct timeval { |
| long tv_sec; /* seconds */ |
| long tv_usec; /* microseconds */ |
| }; |
| |
| tv_sec tv_usec |
| ---------------------------------------------- |
| it_valuse | | （初始时间） |
| it_interval | | （间隔时间） |
===============================================================================================
17.SIGCHLD（忽略）：
子进程改变状态的时候，父进程会收到这个信号
19.SIGSTOP（暂停进程，不消灭进程）：
用于暂停一个进程，且不能被忽略，不能定义处理函数
20.SIGTSTP（暂停进程，不消灭进程）：
用于暂停交互进程，用户输入“ctrl + z”发出信号
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
信号的处理函数的注册/关联/定义：
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
signum：需要相应的信号
handler：如何相应/信号处理函数----SIG_DFL(将信号恢复为默认处理) or SIG_IGN（忽略信号）
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
处理信号的流程：
一个正常的控制流/代码流，从main函数开始执行，然后从main函数返回另一个控制流/代码流，它是由信号引起的一个路径，进入信号处理函数，然后返回到调用它的代码中
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
信号的发送：
kill（）：给进程或进程组发送一个信号 int kill(pid_t pid, int sig); pid----正数，要接收信号的进程的pid sig：信号的编号
kill命令是kill函数的一个用户接口 ----0，信号被发送到所有和调用pid进程在统一个进程组的进程
raise（）：允许进程给自己发送信号 ---- -1，给所有的有权限的进程发送信号
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
signal 出现的问题：
信号排队：等待阻塞
信号处理函数被打断，信号嵌套，递归
不可靠的信号
对信号的操作/处理的3种方法：
1.递归
2.忽略
3.阻塞/等待
sigaction------指定什么信号将被如何处理/指定一个信号的处理函数
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact);
signum----> 要处理的信号
act----> 指针，指向描述操作的结构 / 指向描述如何响应信号的结构
oldact----> 指针，指向描述被替换操作的结构 / 指向描述被替换的处理设置的结构
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int); ---------> 跟signal类似，使用旧处理方式（SIG_DFL，SIG_IGN，处理函数）
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *); ----------> 新的方式，不但可以得到信号编号，还可以获取被调用的原因以及产生问题的上下文
sigset_t sa_mask; ----------------> 决定在处理一个信号的函数时，是否要阻塞其他信号。sa_mask 的值包括要被阻塞的信号的集合
int sa_flags; ------->SA_RESETHAND：当处理函数被调用时会进行重置 SA_RESTART：当系统调用是针对一些慢速的设备或类似的系统调用，重新开始而不是返回
void (*sa_restorer)(void);
};
一个 sigset_t 是一个抽象的信号量，可以通过一些函数来添加，删除信号的
int sigemptyset(sigset_t *set); // 清除由set指向的集合中的所有信号
int sigfillset(sigset_t *set); //添加所有的信号到set指向的集合
int sigaddset(sigset_t *set, int signum); //添加signum到set指向的集合
int sigdelset(sigset_t *set, int signum); //从set指向的集合中删除signum所标识的信号
======================================================================================================================================================================
临界区：
一段修改一个数据结构的代码，如果在运行时被打断将导致数据的不完整或损坏，那么称这段代码为临界区
阻塞信号：sigprocmask
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset); 修改当前的信号掩码/屏蔽字
how------> 如何修改 SIG_BLOCK：添加 SIG_UNBLOCK：删除 SIG_SETMASK：替换/设置
set------> 指向使用的信号集
oldset---------> 指向之前的信号掩码/NULL
*******************************************************************************************************
eg：暂时的阻塞 SIGINT 和 SIGQUIT 信号
sigset_t sigs,prevsigs;
sigemptyset(&sigs); //清空
sigaddset(&sigs,SIGINT); //添加
sigaddset(&sigs,SIGQUIT);
sigprocmask(SIG_BLOCK,&sigs,&prevsigs); //添加阻塞信号
//操作数据结构
sigprocmask(SIG_SETMASK,&prevsigs,NULL); //恢复之前的prevsigs
e14-7: 套接字socket：
============================================================================================================================
| |
| 进程间通信方式总结： |
| |
| 无名管道pipe： 具有亲缘关系的进程间进行使用，单向 |
| |
| 有名管道fifo： 可以用在任意的进程之间，双向，有文件名 |
| |
| 信号signal： 异步，不需要等待 |
| |
| 消息队列msgq： 消息是有类型的 |
| |
| 共享内存share memory： 效率最高，需要同步/互斥机制 |
| |
| 信号量集semaphore： 需要配合共享内存或者公共资源使用，可以实现同步/互斥机制，但是不能单独用于进程间信息的传递 |
| |
| 套接字socket： 可以跨主机进行进程间通信 |
| |
============================================================================================================================
linux进程通信