Linux系统编程:Inter-Process Communication

一、IPC——进程间通信

Linux系统提供的进程间通信的手段:

  • 消息传递类:信号 匿名管道 命名管道 socket 消息队列
  • 共享存储类:共享内存 共享文件
  • 同步机制类:文件区域锁 锁文件 信号量集
二、信号

不可靠,传递的信息量太少。只能完成一个进程向另一个进程通过信号告诉对方发生什么事情,但是事情具体信息没法传递。

Linux系统支持32个信号
  • 每个信号有一个信号名(宏名),还有一个序号。
  • 每个信号OS都已经指定了默认的作用,其中多数信号的作用可通过编程来改变它的作用,而少数信号则不可改变其作用。
  • Linux系统对这些信号的默认处理动作:
    1. 中断程序执行
    2. 中断程序执行,但是会产生一些额外信息
    3. 让程序暂停执行(让进程处于暂停态)
    4. 忽略
相关函数
  • 发送信号
    命令行命令:
kill [-n]  pid
killall [-n] 可执行文件名

函数:给指定进程发送信号

int kill(pid_t pid, int signo);
  • 指定信号的处理方法
int sigaction(int signo, const struct sigaction *act, struct sigaction *oact);
struct sigaction
{
  void  (*sa_handler)(int); /*新的信号处理函数指针*/ 
                   /*两个特殊值SIG_IGN忽略信号,SIG_DFL恢复默认行为*/
  sigset_t sa_mask;  /*新的进程信号屏蔽字*/
                  /*int sigemptyset(sigset_t *set);清空信号集*/
  int   sa_flags; /*一般填零*/
} 
三、匿名管道

只能用于父子进程之间单工通信

int pipe(int fd[2]);

描述符不再使用要及时关闭(close)
read函数可从0下标的描述符读数据
write函数可向1下标的描述符写数据

四、命名管道

命名管道:用于任意进程之间单工通信

  • mkfifo
int  mkfifo(const char *pathname,  mode_t mode);
  • open打开(可能会阻塞的)一直阻塞到对应进程以相反方式打开为止
  • read/write读/写
  • close关闭
五、共享内存
  • shmget
    功能:创建并打开一个名字叫key的共享内存,如果该共享内存已存在,则该函数仅打开这个共享内存
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
  • shmat (attach附接)
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
  • shmdt (detach解除附接)
int shmdt(const void *shmaddr);
  • shmctl
int shmctl(int shmid,  int  cmd,   struct  shmid_ds *buff);

举例:

shmctl(id,IPC_RMID,NULL);
//当最后一个使用共享内存的进程不再使用该共享内存时,需要删除该共享内存
六、信号量集(合)
  • semget
    功能:创建并打开一个名字叫key的信号量集,如果该信号量集已存在,则该函数仅打开这个信号量集
int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
  • semop
int  semop(int   semid, struct  sembuf *opsptr,  size_t  nops);
struct sembuf
{
       short  sem_num;//表示该操作的信号量在信号量集中的下标
       short  sem_op;//表示做什么操作,详见下页
       short  sem_flg; //操作的补充属性(0,IPC_NOWAIT,SEM_UNDO)
};

sem_op:

> 0:V操作,释放指定数量被占用的资源数
           该值将加到对应信号量的值上去
< 0:P操作,获取指定数量的资源
           如能获取到则返回成功,否则要么阻塞要么返回错误(IPC_NOWAIT)
           该值将从对应信号量的值减去
0:  P操作,指等待信号量为0
           如果信号量值为0则返回成功
           否则要么阻塞要么返回错误(IPC_NOWAIT)
  • semctl
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);

在自己的头文件里或.c文件先定义如下共用体数据类型

union semun 
{
    int val;    /* Value for SETVAL */
    struct semid_ds *buf;    /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */
    unsigned short  *array;  /* Array for GETALL, SETALL */
    struct seminfo  *__buf;  /* Buffer for IPC_INFO (Linux-specific) */
   };

定义一个union semun类型的变量。
根据cmd所要做的事情,来决定采用哪一个成员类型作为该共用体变量空间的类型,并对其进行赋值。
调用semctl做相应的事情。
cmd:

IPC_RMID:删除整个信号量集,第二参数semnum填0,第四个参数填0
            semctl(id,0,IPC_RMID,0);              
SETVAL:第二参数semnum填指定信号量的序号,
          第四参数的union类型的变量使用第一个成员
SETALL:第二参数semnum填0(无实际作用)
          第四参数的union类型的变量使用第三个成员
七、与共享内存、信号量集、消息队列相关的命令
  • ipcs:列举所有被打开共享内存、信号量集、消息队列
  • ipcrm:(删除指定id的共享内存、信号量集、消息队列)
    ipcrm -s 信号量集的标识符
    ipcrm -m 共享内存的标识符
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