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Linux之进程通信20160720

时间:2016-07-20 17:36:18      阅读:217      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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好久没更新了,今天主要说一下Linux的进程通信,后续Linux方面的更新应该会变缓,因为最近在看Java和安卓方面的知识,后续会根据学习成果不断分享更新Java和安卓的方面的知识~

Linux进程通信的知识,建议参照《UNIX环境高级编程》这本书,这里也只是做一个总结:

 

1.线程:进程中的子线程之间的通信,线程之间的内存(变量)是共享的,通过共享内存也就是全局变量即可,注意互斥即可

2.进程:进程之间的通信必须要借助内核实现:

1)pipe:

(无名)管道,只能用于父子进程间通信:单向的(一端写入一端读出),fork出来的就是子进程,对应的操作fock为父进程

创建管道的数组是两个大小,一个用于写同时关闭读的,一个用于读同时关闭写,两个整数一个给写的用,一个给读的用

示例代码:

无名管道由pipe()函数创建:

   #include <unistd.h>

   int pipe(int filedis[2]);

   参数filedis返回两个文件描述符:filedes[0]为读而打开,filedes[1]为写而打开。filedes[1]的输出是filedes[0]的输入。下面的例子示范了如何在父进程和子进程间实现通信。

 

#define INPUT 0

#define OUTPUT 1

 

void main() {

int file_descriptors[2];

/*定义子进程号 */

pid_t pid;

char buf[256];

int returned_count;

/*创建无名管道*/

pipe(file_descriptors);

/*创建子进程*/

if((pid = fork()) == -1) {

printf("Error in fork/n");

exit(1);

}

/*执行子进程*/

if(pid == 0) {

printf("in the spawned (child) process.../n");

/*子进程向父进程写数据,关闭管道的读端*/

close(file_descriptors[INPUT]);

write(file_descriptors[OUTPUT], "test data", strlen("test data"));

exit(0);

} else {

/*执行父进程*/

printf("in the spawning (parent) process.../n");

/*父进程从管道读取子进程写的数据,关闭管道的写端*/

close(file_descriptors[OUTPUT]);

returned_count = read(file_descriptors[INPUT], buf, sizeof(buf));

printf("%d bytes of data received from spawned process: %s/n",

returned_count, buf);

}

}

2)named pipe:

(有名)管道:适用于无亲缘关系的进程,需要创建FIFO文件(有名字的文件,用于通信的文件)

在Linux系统下,有名管道可由两种方式创建:命令行方式mknod系统调用和函数mkfifo。下面的两种途径都在当前目录下生成了一个名为myfifo的有名管道:

     方式一:mkfifo("myfifo","rw");

     方式二:mknod myfifo p

生成了有名管道后,就可以使用一般的文件I/O函数如open、close、read、write等来对它进行操作。下面即是一个简单的例子,假设我们已经创建了一个名为myfifo的有名管道。

  /* 进程一:读有名管道*/

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

void main() {

FILE * in_file;

int count = 1;

char buf[80];

in_file = fopen("mypipe", "r");

if (in_file == NULL) {

printf("Error in fdopen./n");

exit(1);

}

while ((count = fread(buf, 1, 80, in_file)) > 0)

printf("received from pipe: %s/n", buf);

fclose(in_file);

}

  /* 进程二:写有名管道*/

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

void main() {

FILE * out_file;

int count = 1;

char buf[80];

out_file = fopen("mypipe", "w");

if (out_file == NULL) {

printf("Error opening pipe.");

exit(1);

}

sprintf(buf,"this is test data for the named pipe example/n");

fwrite(buf, 1, 80, out_file);

fclose(out_file);

}

3)消息队列:

消息队列用于运行于同一台机器上的进程间通信,它和管道很相似,是一个在系统内核中用来保存消息的队列,它在系统内核中是以消息链表的形式出现。消息链表中节点的结构用msg声明。

事实上,它是一种正逐渐被淘汰的通信方式,可以用流管道或者套接口的方式来取代它,所以,对此方式也不再解释,也建议读者忽略这种方式。

4)信号量:

 信号量又称为信号灯,它是用来协调不同进程间的数据对象的,而最主要的应用是前一节的共享内存方式的进程间通信。本质上,信号量是一个计数器,它用来记录对某个资源(如共享内存)的存取状况。一般说来,为了获得共享资源,进程需要执行下列操作:

   (1) 测试控制该资源的信号量。

   (2) 若此信号量的值为正,则允许进行使用该资源。进程将信号量减1。

   (3) 若此信号量为0,则该资源目前不可用,进程进入睡眠状态,直至信号量值大于0,进程被唤醒,转入步骤(1)。

   (4) 当进程不再使用一个信号量控制的资源时,信号量值加1。如果此时有进程正在睡眠等待此信号量,则唤醒此进程。

    维护信号量状态的是Linux内核操作系统而不是用户进程。我们可以从头文件/usr/src/linux/include /linux /sem.h 中看到内核用来维护信号量状态的各个结构的定义。信号量是一个数据集合,用户可以单独使用这一集合的每个元素。要调用的第一个函数是semget,用以获 得一个信号量ID。

 

struct sem {

  short sempid;/* pid of last operaton */

  ushort semval;/* current value */

  ushort semncnt;/* num procs awaiting increase in semval */

  ushort semzcnt;/* num procs awaiting semval = 0 */

}

 

   #include <sys/types.h>

   #include <sys/ipc.h>

   #include <sys/sem.h>

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

 

   key是前面讲过的IPC结构的关键字,flag将来决定是创建新的信号量集合,还是引用一个现有的信号量集合。nsems是该集合中的信号量数。如果是创建新 集合(一般在服务器中),则必须指定nsems;如果是引用一个现有的信号量集合(一般在客户机中)则将nsems指定为0。

 

   semctl函数用来对信号量进行操作。

   int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg);

   不同的操作是通过cmd参数来实现的,在头文件sem.h中定义了7种不同的操作,实际编程时可以参照使用。

  

     semop函数自动执行信号量集合上的操作数组。

   int semop(int semid, struct sembuf semoparray[], size_t nops);

   semoparray是一个指针,它指向一个信号量操作数组。nops规定该数组中操作的数量。

 

   下面,我们看一个具体的例子,它创建一个特定的IPC结构的关键字和一个信号量,建立此信号量的索引,修改索引指向的信号量的值,最后我们清除信号量。在下面的代码中,函数ftok生成我们上文所说的唯一的IPC关键字。

 

#include <stdio.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/sem.h>

#include <sys/ipc.h>

void main() {

key_t unique_key; /* 定义一个IPC关键字*/

int id;

struct sembuf lock_it;

union semun options;

int i;

 

unique_key = ftok(".", ‘a‘); /* 生成关键字,字符‘a‘是一个随机种子*/

/* 创建一个新的信号量集合*/

id = semget(unique_key, 1, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);

printf("semaphore id=%d/n", id);

options.val = 1; /*设置变量值*/

semctl(id, 0, SETVAL, options); /*设置索引0的信号量*/

 

/*打印出信号量的值*/

i = semctl(id, 0, GETVAL, 0);

printf("value of semaphore at index 0 is %d/n", i);

 

/*下面重新设置信号量*/

lock_it.sem_num = 0; /*设置哪个信号量*/

lock_it.sem_op = -1; /*定义操作*/

lock_it.sem_flg = IPC_NOWAIT; /*操作方式*/

if (semop(id, &lock_it, 1) == -1) {

printf("can not lock semaphore./n");

exit(1);

}

 

i = semctl(id, 0, GETVAL, 0);

printf("value of semaphore at index 0 is %d/n", i);

 

/*清除信号量*/

semctl(id, 0, IPC_RMID, 0);

}

5)共享内存:效率高,注意互斥的问题(可以使用信号量来实现互斥,或者使用锁)

主要使用共享内存,效率高,A把数据放入内核某一个内存(共享内存),B直接去读就可以了

在Linux系统下,常用的方式是通过shmXXX函数族来实现利 用共享内存进行存储的。

 首先要用的函数是shmget,它获得一个共享存储标识符。

     #include <sys/types.h>

     #include <sys/ipc.h>

     #include <sys/shm.h>

    int shmget(key_t key, int size, int flag);

 当共享内存创建后,其余进程可以调用shmat()将其连接到自身的地址空间中。

   void *shmat(int shmid, void *addr, int flag);

   shmid为shmget函数返回的共享存储标识符,addr和flag参数决定了以什么方式来确定连接的地址,函数的返回值即是该进程数据段所连接的实际地址,进程可以对此进程进行读写操作。

 

三种比较类似:

创建/获得:(A创建   B获得)使用函数(消息队列:msgget),(信号量:semget),(共享内存:shmget),参数不同分为创建/获得

 

写:msgsnd ,semop,

读:msgrcv,semop

 

上述五种方式都是指同一台机子

 

6)网络通信,适用于不同机子,和相同机子(比如A进程向B进程发,不到硬件底层就到B了,速度也很快)都可以

移植性好,基本都支持,所以没有特殊要求比如要求速率非常高或者是父子进程的情况,一般就使用网络通信

见之前的文章SOCKET套接字编程有详细的说明

 

网络通信用的最多

 

7)信号,主要是通过kill来发送,但要知道对方的PID,所以事先可以先约定好,ID放到哪个文件,然后对方去读

 

8)流管道。。。

Linux之进程通信20160720

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原文地址:http://www.cnblogs.com/yuweifeng/p/5688881.html

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