操作系统——进程间通信——共享内存、消息队列、信号量

进程间通信

一、基本概念

    什么是进程间通信:是指两个或多个进程之间交互数据的过程,因为进程之间是相互独立的,为了进程间协同工作就必须实现

    进程间交互数据

    进程间通信的分类:

        简单的进程间通信:信号、普通文件、环境变量表、命令行参数

        传统的进程间通信:管道文件

        XSI的进程间通信:共享内存、消息队列、信号量

        网络进程间的通信:Socket套接字

二、传统的进程间通信-管道文件

    管道是UNIX系统中最古老的进程通信技术,古老意味着所有系统都支持,早期的管道都是半双工通信,现有的系统管道是全双工通信

    管道就是一种特殊的文件,数据在文件中是流动的,读取之后就自动消失,如果文件中没有数据则会阻塞

    有名管道:基于有文件名的管道文件的通信

        编程模型

            进程A       进程B

            创建管道

            打开管道    打开管道

            写数据      读数据

            关闭管道    关闭管道

            删除管道  

       

        创建有名管道文件的方式:

        1、命令 mkfifo

        2、函数

        int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

        功能:创建有名管道

        pathname:管道文件的权限

        mode:管道文件权限 0664

        int fd = open("fifo",O_WRONLY);

      if(0 > fd)

      {

          perror("open");

          unlink("fifo");

          return -1;

      }

      char buf[256] = {};

      for(;;)

      {

        read(fd,buf,strlen(buf)+1);

        if(strcmp(buf,"quit"))

        {

            printf("%s",buf);

            break;

        }

      }

      close(fd);

   

 

    匿名管道:

        只适合通过fork创建父子进程之间使用

        int pipe(int pipefd[2]);

        功能:创建一个匿名管道文件

        通过pipefd返回该匿名管道文件的读权限fd和写权限的fd

        pipefd[0] 用于读匿名管道

        pipefd[1] 用于写匿名管道

        编程模型:

            父进程      子进程

            获取一对fd  

            创建子进程  拷贝/共享一对fd

            关闭读      关闭写

            写数据      读数据

            关闭写      关闭读

三、XSI进程间通信

    X/open公司制定的用于进程间通信的系统(S)接口(I)

    XSI进程间通信都需要借助系统内核完成,需要创建内核对象,内核对象会以整数的形式返回给用户态,类似于文件描述符,

    也叫做IPC标识符

    文件的创建打开需要借助文件名,IPC内核对象需要借助IPC键值(整数),必须要确保IPC键值是独一无二的

    key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

    功能:计算出一个独一无二的IPC键值

    pathname:项目路径

    proj_id:项目标号

    返回值:计算出来的IPC键值

    注意:项目路径必须真实存在,否则计算出来的key永远相同

   

    共享内存:

    基础特点:

        两个或多个进程之间共享一块由内核负责统一管理内存,该内存可以与多个进程的虚拟内存进行映射

        优点:不需要复制信息,直接读写内存,是最快的一种IPC机制

        缺点:需要考虑同步访问问题,一般使用信号

        int shmget(key_t key,size_t size,int shmflg);

        功能:创建\获取一块共享内存

        key:IPC键值

        size:共享内存的大小,获取共享内存时此参数无意义,一般给0

        shmflg:

            IPC_CREAT   创建共享内存,如已存在直接获取

            IPC_EXCL    共享内存已存在,返回失败

            获取时直接给0

            注意:如果是创建共享内存还需要额外提供共享内存的权限  例如:IPC_CREAT|0664

        返回值:IPC标识符,失败-1

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

        功能:让虚拟内存与共享内存进行映射

        shmid:IPC标识符 shmget的返回值

        shmaddr:想要映射的虚拟内存首地址,为NULL时系统会自动分配地址

        shmflg:

            SHM_RDONLY 以只读方式映射共享内存

            SHM_RND:只有shmaddr参数不为NULL时才有有效,表示从shmaddr开始向下以整数页方式映射

       

        返回值:与共享内存映射成功后的虚拟内存首地址,失败返回(void *) -1