TCP/IP网络编程 学习笔记_12 --进程间通信

进程间通信的基本概念

进程间通信意味着两个不同进程间可以交换数据，但从上一章节我们知道，不同进程间内存是相互独立的，那么要实现不同进程间通信，就得有一个它们都能访问的公共区域内存做媒介，这个媒介不属于进程，而是和套接字一样，属于操作系统。所以，两个进程通过操作系统提供的内存空间进行通信，我们把这块内存空间称作管道。

创建管道函数
int pipe(int filedes[2]);
成功时返回0，失败时返回-1
参数：
filedes[0]:通过管道接收数据时使用的文件描述符，即管道出口

filedes[1]:通过管道传输数据时使用的文件描述符，即管道入口

示例如下：

#define BUF_SIZE 30

int main(int argc, char *argv[])
{
    int fds[2];//保存I/O的文件描述符
    char str[] = "Who are you?";
    char buf[BUF_SIZE];
    pid_t pid;

    pipe(fds);//创建管道
    pid = fork();//子进程也复制了I/O的文件描述符
    if(pid == 0)
    {
        write(fds[1], str, sizeof(str));
    }
    else
    {
        read(fds[0], buf, BUF_SIZE);
        puts(buf);
    }

    return 0;
}

上面这个示例数据只是单向传递的，想想如果要进行双向传递这么写可以吗？因为当前管道的数据如果被两个进程都要读，那么先读的进程会先取走管道中的数据，这样另一个进程就会阻塞一直等待下去。所以，要实现进程间双向通信，用一个管道是很难实现的，我们下面来讨论一种简单的实现方式–创建两个管道。
双向通信示例：

#define BUF_SIZE 30

int main(int argc, char *argv[])
{
    int fds1[2], fds2[2];
    char str1[] = "Who are you?";
    char str2[] = "Thank you for your message";
    char buf[BUF_SIZE];
    pid_t pid;

    pipe(fds1), pipe(fds2);
    pid = fork();
    if(pid == 0)
    {
        write(fds1[1], str1, sizeof(str1));//发送到管道1
        read(fds2[0], buf, BUF_SIZE);//从管道2中读
        printf("Child proc output: %s \n", buf);
    }
    else
    {
        read(fds1[0], buf, BUF_SIZE);//从管道1中读
        printf("Parent proc output: %s \n", buf);
        write(fds2[1], str2, sizeof(str2));//发送到管道2
        sleep(3);
    }
    return 0;
}

运用进程间通信

这里我们扩展上一章节写的回声程序，将客服端传输到服务端的字符串保存到本地文件中。我们可以将这个任务委托给另外的进程，即在服务端再开一个进程来做这个任务，这里就涉及了进程间数据交换的问题。

//
//  main.cpp
//  hello_server
//
//  Created by app05 on 15-8-19.
//  Copyright (c) 2015年 app05. All rights reserved.
//

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <signal.h>

#define BUF_SIZE 100
void error_handling(char *message);
void read_childproc(int sig);

int main(int argc, const char * argv[]) {
    int serv_sock, clnt_sock;
    struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
    int fds[2];

    pid_t pid;
    struct sigaction act;
    socklen_t adr_sz;
    int str_len, state;
    char buf[BUF_SIZE];
    if (argc != 2) {
        printf("Usage: %s <port> \n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    act.sa_handler = read_childproc;
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    act.sa_flags = 0;
    state = sigaction(SIGCHLD, &act, 0);

    serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
    serv_adr.sin_family = AF_INET;
    serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));

    if(bind(serv_sock, (struct sockaddr *) &serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1)
        error_handling("bind() error");
    if(listen(serv_sock, 5) == -1)
        error_handling("listen() error");

    /*创建子进程来执行文件写入*/
    pipe(fds); //创建交换数据管道
    pid =fork();
    if (pid == 0)
    {
        FILE *fp = fopen("/Users/app05/Desktop/server-clint/hello_server/hello_server/echonmsg.txt", "wb");
        char msgbuf[BUF_SIZE];
        int i, len;

        for (i = 0; i < 10; i++) {
            len = read(fds[0], msgbuf, BUF_SIZE);
            fwrite((void *)msgbuf, 1, len, fp);
        }
        fclose(fp);
        return 0;
    }


    while (1) {
        adr_sz = sizeof(clnt_adr);
        clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr *)&clnt_adr, &adr_sz);
        if(clnt_sock == -1)
            continue;
        else
            puts("new client connected...");

        pid = fork();
        if(pid == -1)
        {
            close(clnt_sock);
            continue;
        }

        if (pid == 0)
        {
            close(serv_sock);
            while((str_len = read(clnt_sock, buf, BUF_SIZE)) != 0)
            {
                write(clnt_sock, buf, str_len);
                write(fds[1], buf, str_len); //将客服端发送来的数据发往管道
            }

            close(clnt_sock);
            puts("client disconnected...");
            return 0;
        }
        else
            close(clnt_sock);
    }

    close(serv_sock);
    return 0;
}


void error_handling(char *message)
{
    fputs(message, stderr);
    fputc(‘\n‘, stderr);
    exit(1);
}

void read_childproc(int sig)
{
    pid_t pid;
    int status;
    pid = waitpid(-1, &status, WNOHANG);
    printf("removed proc id: %d \n", pid);
}

注释：像这种多进程服务器开销很大，实际中我们一般不会这么用，本节和上一节内容主要目的是学习多进程的理论知识。
这里的套接字关闭也存在问题，下次启动就永久性的bind()失败，再者，管道中的数据也读取不到文件中，具体原因待查……………………………..(初步估计是这个多进程操作引起的…)