进程通信的三种方式（管道、消息缓冲队列、共享缓冲区）

原创

已于 2022-03-15 00:18:05 修改 · 8.5k 阅读

115 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#linux #java #运维

于 2021-04-30 12:53:58 首次发布

背景：（关于进程通信的几种方式）

题目描述：

编写一主程序可以由用户选择如下三种进程通信方式：

使用管道来实现父子进程之间的进程通信
子进程向父进程发送自己的进程标识符，以及字符串“is sending a message to parent”。父进程则通过管道读出子进程发来的消息，将消息显示在屏幕上，然后终止。
使用共享存储区来实现两个进程之间的进程通信
进程 A 创建一个长度为 512 字节的共享内存，并显示写入该共享内存的数据；进程 B 将共享内存附加到自己的地址空间，并向共享内存中写入数据。
使用消息缓冲队列来实现 client 进程和 server 进程之间的通信
server 进程先建立一个关键字为 SVKEY（如 75）的消息队列，然后等待接收类型为 REQ（例如 1）的消息；
在收到请求消息后，它便显示字符串“serving for client”和接收到的 client 进程的进程标识数，表示正在为 client 进程服务；
然后再向 client 进程发送应答消息，该消息的类型是 client 进程的进程标识数，而正文则是 server 进程自己的标识ID。
client 进程则向消息队列发送类型为 REQ 的消息（消息的正文为自己的进程标识 ID）以取得 sever 进程的服务，并等待 server 进程发来的应答；
然后显示字符串“receive reply from”和接收到的 server 进程的标识 ID。

算法设计：

管道：

对管道的设计类似于上一篇文章：Linux下两个子进程通过管道（pipe）通信

共享缓冲区：

共享内存是操作系统常采用的进程间通信方式。它使得多个进程可以访问同一块内存空间，不同进程可以及时看到对方进程中对共享内存中数据的更新。这种通信方式需要依靠某种同步机制，如互斥锁和信号量等。

共享内存通过系统调用 shmget()、shmat()、shmdt()、shmctl()来实现.

系统调用：shmget()
原型：int shmget(key_t key, int size, int shmflg)
参数：
Key:共享存储区的名字；
Size：共享存储区的大小（以字节计）；
Shmflag：用户设置的标志，如 IPC_CREAT，IPC_CREAT 表示若系统中尚无指名的共享存储区，则由核心建立一个共享存储区；如系统中已有共享存储区，便忽略 IPC_CREAT。
返回值：
成功返回共享内存的标识符；不成功返回-1
系统调用：shmat()
原型：void* shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
参数：
Shmid：共享存储区的标识符；
Shmaddr：用户给定的，将共享存储区附接到进程的虚拟地址空间；
Shmflg：规定共享存储区的读、写权限，以及系统是否应对用户规定的地址做舍入操作。其值为 SHM_RDONLY 时，表示只能读，其值为 0 时，表示可读、可写，其值为 SHM_RND（取整）时，表示操作系统在必要时舍去这个地址。返回值：
该系统调用的返回值为共享存储区所附接到的进程虚地址。
系统调用：shmdt()
原型：int shmdt(void *shmaddr)参数：
Shmaddr：要断开连接的虚地址，亦即以前由连接的系统调用 shmat（）所返回的虚地址。
返回值：
调用成功时，返回 0 值，调用不成功，返回-1 值。
系统调用：shmctl()
原型：int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
参数：
Shmid：由 shmget 所返回的标识符；
Cmd：是操作命令，可以分多种类型：
（1）用于查询有关共享存储区的情况。如其长度、当前连接的进程数、共享区的创建者标识符。
（2）用于设置或改变共享存储区的属性，如共享存储区的许可权、当前连接的进程计数等。
（3）对共享存储区的加锁和解锁命令。
（4）删除共享存储区标识符等。
Buf：用户缓冲区地址。返回值：
调用成功则返回 0，如果失败则返回-1。

创建共享缓冲区并等待被写入，然后读取：

//共享存储区
        shmid=shmget(SHMKEY,512,0777|IPC_CREAT); /*创建共享存储区*/
        printf("进程%d创建了共享存储区:\n",getpid());
        addr=shmat(shmid,0,0);        /*获取首地址*/
        *addr=-1;
        while (*addr == -1);//阻塞，用于进程同步
        printf("进程%d读取共享存储区:%d\n",getpid(),*addr);

等待共享缓冲区被创建，然后写入：

 //共享存储区
        shmid=shmget(SHMKEY,512,0777);      /*打开共享存储区*/
        addr=shmat(shmid,0,0);           /*获得共享存储区首地址*/
        while(*addr != -1);//阻塞，用于进程同步
        
        int xie = getpid();
        printf("进程%d写入共享存储区:%d\n",getpid(),xie);
        *addr= xie;

消息缓冲队列：

自定义消息数据结构：

struct msgform  //消息结构
{
   
   
   long mtype

最低0.47元/天解锁文章