1.進程間通信介紹

1.1通信目的

數據傳輸：?個進程需要將它的數據發送給另?個進程

資源共享：多個進程之間共享同樣的資源。

通知事件：?個進程需要向另?個或?組進程發送消息，通知它（它們）發?了某種事件（如進 程終?時要通知?進程）。

進程控制：有些進程希望完全控制另?個進程的執?（如Debug進程），此時控制進程希望能夠 攔截另?個進程的所有陷?和異常，并能夠及時知道它的狀態改變。

1.2進程間通信發展

管道

System V進程間通信

POSIX進程間通信

1.3進程間通信分類

管道：

匿名管道pipe

命名管道

System V IPC ：

System V 消息隊列

System V 共享內存

System V 信號量

POSIX IPC ：

消息隊列

共享內存

信號量

互斥量

條件變量

讀寫鎖

2.管道

管道是Unix中最古?的進程間通信的形式。

我們把從?個進程連接到另?個進程的?個數據流稱為?個“管道”

3.匿名管道

3.1示例代碼

3.2用fork來共享管道原理

3.3站在?件描述符?度-深度理解管道

3.4站在內核?度-管道本質

3.5管道樣例

3.5.1測試管道讀寫

3.5.2創建進程池處理任務

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3.6管道讀寫規則

當沒有數據可讀時

O_NONBLOCK disable：read調?阻塞，即進程暫停執?，?直等到有數據來到為?。

O_NONBLOCK enable：read調?返回-1，errno值為EAGAIN

當管道滿的時候

O_NONBLOCK disable：write調?阻塞，直到有進程讀?數據

O_NONBLOCK enable：調?返回-1，errno值為EAGAIN

如果所有管道寫端對應的?件描述符被關閉，則read返回0

如果所有管道讀端對應的?件描述符被關閉，則write操作會產?信號SIGPIPE,進?可能導致 write進程退出

當要寫?的數據量不?于PIPE_BUF時，linux將保證寫?的原?性。

當要寫?的數據量?于PIPE_BUF時，linux將不再保證寫?的原?性。

3.7管道特點

只能?于具有共同祖先的進程（具有親緣關系的進程）之間進?通信；通常，?個管道由?個進 程創建，然后該進程調?fork，此后?、?進程之間就可應?該管道。

管道提供流式服務

?般??，進程退出，管道釋放，所以管道的?命周期隨進程

?般??，內核會對管道操作進?同步與互斥

管道是半雙?的，數據只能向?個?向流動；需要雙?通信時，需要建?起兩個管道

3.8管道通信的4中情況

讀正常&&寫滿

寫正常&&讀空

寫關閉&&讀正常

讀關閉&&寫正常

4.命名管道

管道應?的?個限制就是只能在具有共同祖先（具有親緣關系）的進程間通信。

如果我們想在不相關的進程之間交換數據，可以使?FIFO?件來做這項?作，它經常被稱為命名 管道。

命名管道是?種特殊類型的?件

4.1創建一個命名管道

4.2匿名管道和命名管道的區別

匿名管道由pipe函數創建并打開。

命名管道由mkfifo函數創建，打開?open

IFO（命名管道）與pipe（匿名管道）之間唯?的區別在它們創建與打開的?式不同，?但這些 ?作完成之后，它們具有相同的語義。

4.3命名管道的打開原則

如果當前打開操作是為讀?打開FIFO時：

O_NONBLOCK disable：阻塞直到有相應進程為寫?打開該FIFO

O_NONBLOCK enable：?刻返回成功

如果當前打開操作是為寫?打開FIFO時：

O_NONBLOCK disable：阻塞直到有相應進程為讀?打開該FIFO

O_NONBLOCK enable：?刻返回失敗，錯誤碼為ENXIO

實例1.?命名管道實現?件拷?

讀取?件，寫?命名管道:

讀取管道，寫??標?件:

實例2.?命名管道實現server&client通信

5.system V共享內存

共享內存區是最快的IPC形式。?旦這樣的內存映射到共享它的進程的地址空間，這些進程間數據傳遞 不再涉及到內核，換句話說是進程不再通過執?進?內核的系統調?來傳遞彼此的數據

5.1共享內存示意圖

5.2共享內存數據結構

5.3共享內存函數

實例1.共享內存實現通信

測試代碼結構

實例2.借助管道實現訪問控制版的共享內存

?6.system V 消息隊列

消息隊列提供了?個從?個進程向另外?個進程發送?塊數據的?法

每個數據塊都被認為是有?個類型，接收者進程接收的數據塊可以有不同的類型值

特性??:

PC資源必須刪除，否則不會?動清除，除?重啟，所以systemVIPC資源的?命周期隨內核

7system V 信號量

信號量主要?于同步和互斥的，下?先來看看什么是同步和互斥。

7.1并發編程，概念鋪墊

多個執?流(進程),能看到的同?份公共資源：共享資源

被保護起來的資源叫做臨界資源

保護的?式常?：互斥與同步

任何時刻，只允許?個執?流訪問資源，叫做互斥

多個執?流，訪問臨界資源的時候，具有?定的順序性，叫做同步

系統中某些資源?次只允許?個進程使?，稱這樣的資源為臨界資源或互斥資源。

在進程中涉及到互斥資源的程序段叫臨界區。你寫的代碼=訪問臨界資源的代碼(臨界區)+不訪問 臨界資源的代碼(?臨界區)

所謂的對共享資源進?保護，本質是對訪問共享資源的代碼進?保護

7.2信號量

特性??：

IPC資源必須刪除，否則不會?動清除，除?重啟，所以systemVIPC資源的?命周期隨內核

理解??：

信號量是?個計數器

作???:

保護臨界區

本質??:

信號量本質是對資源的預訂機制

操作??:

申請資源，計數器--，P操作

釋放資源，計數器++，V操作

8內核是如何組織管理IPC資源的