进程间通信详解-优快云博客

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进程间的通信

历史：
     最初的unix IPC :   管道=pipe FIFO 信号
     AT&T : 系统改进以及扩充形成 system V IPC （unix单个计算机内的进程通信）： system v 消息队列信号灯共享内存
     BSD : 基于socket的 IPC
     linux 则继承以上，并加入了posix
     POSIX : POSIX 表示可移植操作系统接口（Portable Operating System Interface : posix 消息队列信号灯共享内存

概念：
     信号signal ：通知其他进程某事发生（可用于通知自己） linux 支持 signal & signaction 。信息量少
     message报文/消息队列：消息链表，信息量大，有格式
     共享内存：效率最高，结合信号量使用，达到进程间的同步以及互斥

进程的资源:
     一段程序
     内存中有进程控制块
     专用的系统堆栈空间
     独立的存储空间

管道:

        1.半双工；   2. 父子进程间通信 int pipe(int filedes[2]);        // filedes[0]读， 1写
                    写端关闭时，读完了，则返回0；读端关闭时，仍然写，产生SIGPIPE信
                    实例：进程建立一个pipe, 然后调用fork生成一个子进程。父进程关闭读，子进程关闭写端。父进程读文件的内容写入写端
   子进程调用dup2，将读端复制到标准输入，并关闭该读端，然后exec使用分页程序从读中分页。

       TELL_WAIT等的管道实现，建立管道，等P，C的传递

  popen && pclose
   fout = popen(PAGER, "w"); // 往pageer程序中写东西，
   fputs(line, fout);
   pclose(fout);
  协同进程 coprocess
   一个add程序从标准输入中读a,b,把和C写到标准输出。这些输入输出都是从父进程的两个管道获得的，add称为协同进程
  setvbuf(stdin, NULL, _IOLBF, 0)
   fgets的标准输入是个管道时，默认为全缓存。即有一行输入时，也不返回。若此时作为协同进程，则无法工作
    setvbuf显示的使fgets等标准IO函数使用行缓存，立即返回。
    或者使协同进程认为调用它的是个终端
FIFO
  命名管道
          mkfifo(路径，模式同open) // 创建后像文件一样可以用open, read等函数来处理，可以用stat来测试是否为FIFO类型
   O_NONBLOCK 无此标志时，只读阻塞到有写进程打开此FIFO；反之，一样
  用途：shell, 客服
   1) shell 用FIFO以及tee 将 infile-->prog1--->tee--->fifo--->prog3
         |--->prog2
   mkfifo fifo1
   prog3 < fifo1 &
   prog1 < infile | tee fifo1 | prog2
   2)


系统V IPC ：消息队列信号量共享存储段
  IPC标示符从0增到最大
  创建IPC结构时(msgget, semget, shmget)，需要指定key为长整数
  客户机和服务器在同一IPC结构上会合
   1）服务器用IPC_PRIVATE创建一个新的IPC，并把其标示符存到文件中给客户进程
   2）服务器和客户机都用一个认可的key, 如果该key已经和一个现存的IPC, 则需要删除后再创建
   3）路径名 + 0~255 + ftok ==> key ,and 2)
  许可权 ipc_perm , 可使用（msgctl)修改
  缺点：要显示读取或者删除（msgrcv, msgctl），否则一直在系统中
消息队列
  struct msqid_ds {许可权，上个消息，队列中消息个数，字节数}
  msgget
  msgctl(cmd   // cmd: 统计，设置，删除，eg IPC_STAT
  msgsnd(id, ptr, n, IPC_NOWAIT) // ptr = &struct mymsg{ long, char [512] }
  msgrcv( type // 可以通过type取消息

信号量 semaphore // 实际创建的是进程或线程间通信的信号量的集合
semget(key, 信号量的个数, flag==权限，创建)
semop(key, &sembuf, 数组的大小) // sembuf = {信号量的索引，op == P V 操作申请释放资源, flag==不等返回 }
semctl(key, 信号量个数，CMD,...) // ?

共享内存 mmap() vs shmget()
key = ftok(filename, flag); // 将文件名转换为一个key
shmid = shmget(key, size, flag); // 创建或得到一个共享内存的ID
p_shm = shmat(shmid, null, flag); // 将共享内存映射到进程空间中
shmdt() // 将共享内存同进程分离
shmctl() // 控制共享内存的属性等

calllog example:
  (shmid = shmget((key_t)CONFIG_SHM_KEY, sizeof(call_log_file_t), IPC_CREAT | 0666)) < 0
  calllogfile_p = (call_log_file_t*)shmat(shmid, NULL, 0);

比如，标准VGA 16色模式的实模式地址是A000:0000，而线性地址则是A0000。设定显存大小为0x10000，则可以如下操作
      mem_fd = open( "/dev/mem", O_RDWR );
      vga_mem = mmap( 0, 0x10000, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, mem_fd, 0xA0000 );
      close( mem_fd );
然后直接对vga_mem进行访问，就可以了。

15 高级进程通信
流管道：

          每端都是全双工 s_pipe(fd)     // so fd[0]就可读写
          socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, fd);
传送文件描述符
  接受进程与发送进程共享同一个文件表项，但其对应的文件描述符不一定相同 // fd-->文件表-->V节点表（文件内容信息）
  send_fd
  send_err
  recv_fd