linux进程间通信（进程控制）

用户空间进程间是不可能通信的（因为两个进程间是独立的两个空间），通过linux内核（内核空间对象）来进行通信。

线程：

一个进程中的不同线程间可以通信，可以在用户空间通信，通过全局变量通信。

哪几种通信方式？（内核对象来划分的）

管道通信：无名管道、有名管道（文件系统中有名）

信号通信：信号（通知）通信包括：信号的发送、信号的接收和信号的处理。

IPC（Inter-Process Communication)通信：共享内存、消息队列和信号灯

以上都是同一内核下的通信方式

Socdet通信：存在于一个网络中两个进程间的通信（两个Linux内核）。

思想：每一种通信方式都是基于文件IO的思想。

open:创建或打开进程通信对象，函数形式不一样，有的是有多个函数完成。

write:向进程通信对象中写入内容。函数形式可能不一样。

read:从进程通信对象中读取内容，函数形式可能不一样。

close:关闭或删除进程通信对象，形式可能不一样。 

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各种内 核对象：

无名管道：在文件系统中无文件名称。

原理：管道其实是由队列来实现的。

由pipe函数创建管道，由系统调用。须包含头文件unistd.h

int pipe(int fd[2])

参数：有一个读端fd[0]和一个写端fd[1]，这个规定不能变

成功返回0，失败返回－1.

注：

管道里面的东西，读完了就删除了。

如果管道中没有东西可读，就会读阻塞。也存在写阻塞，缓存大小5456

进程结束，管道就不存在了。

缺点：不能实现非父子进程间的通信。

有名管道：为了解决非父子进间的通信的问题。

注：linux七种文件类型

普通文件      －

目录文件     d

链接文件（特指软链接文件）     l

管道文件     p

int mkfifo(const char *filename,mode_t mode);//创建管道文件

参数：管道文件名，权限，仍然和unmask有关系。

成功返回0，失败－1.

有名只是文件系统中存一个文件节点，inode号

管道文件、套接字、字符设备、块设备只有inode号不占磁盘空间。普通文件和符号链接文件、目录文件不仅有inode号还占磁盘空间。

mkfifo只创建文件节点号，没有在内核中创建管道，只有通过open函数打开这个文件时才会在内核空间创建管道。

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2019-11-28信号通信

信号在内核中已经存在的，在linux中使用kill -l可以查看内核所能发的信号。共64种。

信号的通信框架：

信号的发送（发送信号的进程）kill raise alarm

信号的接收（接收信号的进程）：pause sleep while(1)

信号的处理（接收信号进程）signal

信号发送：头文件 ＃include <signal.h>   #include<sys/types.h>

原型：int keill(pid_t pid ,int sig)

注：

 pid     正数代表：要接收信号的进程号

             0信号被发送到所有和pid 进各一在同一个进各一组的进程

            －1信号发送到所有在进程表中的进程。

sig:    发送什么信号 （64种其中之 一）

正确返回0，出错－1。

 

raise发信号给自己  ＝＝ kill(getpid(),sig)

所需要头文件 ＃include <signal.h>

#include <sys/types.h>

int raise(int sig);成功返回0出错－1.

 

alarm闹钟信号：也是一种只发给自己的函数，当前的进程

1、只会发送SIGALARM信号，收到信号后终止当前的进程。

2、会让内核定时一段时间后发送信号，raise会立即执行。

所需要头文件  ＃include <nuistd.h>

unsigned int alarm(unsigned int seconds)

参数：指定秒数

成功：如果调用此alarm()前，进程中已经设置了闹钟时间，则返回上一个闹钟的剩余时间，否则返回0

出错－1.

 

信号的接收：接收信号进程的条件：想接收，就不要结束

pause:进程状态为S也就是sleep状态

头文件：＃include <unistd.h>

int pause(void)

成功0，出错－1

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2019-12-03

信号处理：自己处理信号的方法告诉内核，这样你的进程收到这个信号后就会采用你自己的处理方式。

所需要头文件＃include <signal.h>

void (*signal(int signum,void(*handler)(int)))(int)

signalnum:指定信号

handler: SIG_IGN:忽略该信号

SIG_DFL:采用系统默认方式处理信号

自定义的信号处理函数指针

成功：设置之前的信号处理方式，出错－1.

signal第一个参数是告诉内核处理哪个信号

第二个参数，怎么处理这个信号。返回值是一个函数指针。

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2019年12月10日

IPC通信，不同于以上的通信方式。

使用的基本流程
通过get系统调用创建或打开一个IPC对象
给定一个整数key,get调用会返回一个整数标识，即IPC标识符

通过这个标识符来引用IPC对象并进行各种操作

通过ctl系统调用获或设置IPC对象的属性、或者删除一个对象

IPC对象具有的权限定义在ipc.h头文件中

下表为system V 各个IPC对象之间的差异

接口	消息队列	信号量	共享内存
头文件	<sys/msg.h>	<sys/sem.h>	<sys/shm.h>
关联数据结构	msqid_ds	semid_ds	shmid_ds
创建/打开对象	msgget()	semget()	shmget()+shmat()
关闭对象	（无）	（无）	shmdt()
控制操作	msgctl()	semctl()	shmctl()
执行IPC	msgsnd()—写入消息	semop()—测试/调整信号量	访问共享区中的内存

还是要以文件IO的思想来学习。

1、创建或打开共享内存（注：共享内存什么样？？？类似于创建一个数组或用malloc申请的空间）

所需要的头文件：＃include <sys/types.h>

                                   #include <sys/ipc.h>

                                  #include <sys/shm.h>

函数原型：int shmget(key_t key,int size,int shmflg）

key值：IPC_PRIVATE或ftok的返回值

size:共享内存区大小

shmflg:同open函数的权限位，也可以用8进制表示法。

返回值：共享内存段标识符－ID－文件描述符。出错－1.

 

查看IPC对象：ipcs -m

删除IPC对象 ：ipcrm -m + id

返回值：共享内存段标识符  IPC的ID号。

 

ftok:创建key值

char ftok(const char *path,char key)

参数：第一个参数是文件路径和文件名

第二个参数：一个字符

正确返回一个key值，出错-1.

与IPC_PRIVATE不同，类似于有名与无名管道，IPC_PRIVATE可以实现有亲缘关系进程间通信。每次的key都是0.

用ftok创建的key可以实现无亲缘关系进程间通信。每次创建的key值都不一样。

 

共享内存读写操作：特点是使用地址映射的方式，到用户空间地址，这样很方便的进行读写操作。可以使用fgets,printf等用户读写函数操作共享内存。

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

第一个参数：ID号，映射共享内存的哪一块。

第二个参数：映射到的地址，NULL为系统自动完成的映射。

第三个参数:shmflg:      SHM_RDONLY共享内存只读

                                             默认是0，表示共享内存可读写

成功：返回映射后的地址。失败：NULL。

 

shmdt:将进程（用户空间）里的地址映射删除

int shmdt(const void *shmaddr);

参数：shmaddr共享内存映射后的地址

成功：0失败－1.

共享内存的特点：

1、共享内存创建后，一直存在于内核中，直到被删除或系统关闭。

2、共享内存和管道不一样，读取后依然在内存中。

 

shmctl:删除共享内存对象（内核中的共享内存）

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

shmid:要操作的共享内存标识符

cmd:IPC_STAT(获取对象属性）   －－实现了ipc -m

           IPC_SET(设置对象属性）

           IPC_RMID(删除对象）    --实现了ipcrm -m命令

buf:指定IPC_STAT/IPC_SET时用以保存／设置属性

成功0出错－1.

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2019-12-11消息队列

与管道队列的不同：是 一种链式队列，每个消息可以不同。而管道里的队列是一种顺序队列。

1、消息队列的创建或打开函数

所需要头文件：＃include <sys/types.h>

                              ＃include <sys/pic.h>

                             #include <sys/msg.h>

int msgget(key_t key,int flag);

key:和消息队列关联的key值

flag:消息队列的访问权限

成功：消息队列的ID 出错：－1.

2、消息队列的删除

所需要头文件 ＃include <sys/types.h>

                            #include <sys/ipc.h>

                           #include <sys/msg.h>

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

msqid:消息队列的队列ID

cmd: IPC_STAT:读取消息队列的属性，并将其保存在buf指向的缓冲区中

IPC_SET:设置消息队列的属性，这个值取自buf 参数。

IPC_RMID:从系统中删除消息队列。

buf :消息队列的缓冲区

成功0出错－1.

3、消息队列的写入

所需要头文件

＃include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/msg.h>

int msgsnd(int msgid,xonst void #msgp,size_t size,int flag)；

msgid:消息队列的ID

msgp:指向消息的指针，学用的消息结构msgbuf如下：

struct msgbuf

{

long mthype；//消息类型

char mtext[N]; //消息正文

}；

size:发送的消息正文的字节数

flag: IPC_NOWAIT   消息没有发送完成函数也会立即返回。

0：直到发送完成函数才返回。

成功0出错－1.

 

4、消息队列的读函数：msgrcv

所需要头文件

＃include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/msg.h>

int msgrcv (int msgid, void *msgp; size_t size , long msgtype, int flag);

msgid:消息队列的ID

msgp:接收消息的缓冲区

size:要接收的消息的字节数

msgtype:0:接收消息队列中第一个消息。

大于0：接收消息队列中第一个类型为msgtyp的消息。

小于0：接收消息队列中类型值不大于msgtyp的绝对值且类型又最小的消息。

 

flag:0:若无消息函数会一直阻塞。

IPC_NOWAIT:若没有消息，进程会立即返回。

ENOMSG

成功：接收到消息的长度。

出错－1.

 

信号灯：

与posix信号量的区别

信号量指的是单个信号量，而信号灯是信号量的集合

所有针对信号灯的操作都是对一个集合的操作

所需要头文件

1、创建或打开一个信号灯

＃include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/sem.h>

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

key:和信号灯集关联的key值。

msems:信号灯集中包含的信号灯数目

semflg:信号灯集的访问权限

成功:信号灯集ID 出错－1。

2、删除一个信号灯：

所需要头文件

＃include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/sem.h>

int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...union semnu ar(不是地址));

semid:信号民灯集ID

semnum:要修改的信号灯编号

cmd: GETVAL:获取信号灯的值

SETVAL：设置信号类的值

注：信号类的初始化，类似sem_init;

union semun

{

int val;//SETVAL:设置信号灯的值

struct semid_ds *buf;//IPC_STAT(获取对象属性）IPC_SET(设置对象属性）值

unsigned short *array;

struct seminfo *__buf;

}

IPC_RMID:从系统中删除信号灯集合

第四个参数可以有也可以没有

成功0出错－1.

3、信号灯的P操作

所需要头文件

＃include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/sem.h>

int semop(int semid , struct sembuf *opsptr, size_t nops);

semid:信号灯集ID

struct sembuf

{

short sem_num;  //要操作的信号灯的编号

short sem_op;  // 0:等待，直到信号类的值变成0

                                 //1:释放资源，V操作

                                // -1消耗资源，P操作。

short sem_flg;//0,IPC_NOWAIT,SEM_UNDO

};

nops:要操作信号灯的个数。

成功0出错－1.

总结：只是过了一遍知识点，要想记住，需要在用的过程中随时翻翻，然后再补充自己的体会。