進(jìn)程間通信問(wèn)題

13.5進(jìn)程間通信

(IPC,INTER-PROCESSCOMMUNICATION)3.5.1進(jìn)程間通信的類型3.5.2信號(hào)(signal)3.5.3共享存儲(chǔ)區(qū)(sharedmemory)3.5.4管道(pipe)3.5.5消息(message)3.5.6套接字(socket)23.5.1進(jìn)程間通信的類型低級(jí)通信：只能傳遞狀態(tài)和整數(shù)值（控制信息），包括進(jìn)程互斥和同步所采用的信號(hào)量和管程機(jī)制。優(yōu)點(diǎn)的速度快。缺點(diǎn)是：傳送信息量?。盒实?，每次通信傳遞的信息量固定，若傳遞較多信息則需要進(jìn)行多次通信。編程復(fù)雜：用戶直接實(shí)現(xiàn)通信的細(xì)節(jié)，編程復(fù)雜，容易出錯(cuò)。高級(jí)通信：能夠傳送任意數(shù)量的數(shù)據(jù)，包括三類：共享存儲(chǔ)區(qū)、管道、消息。返回1.低級(jí)通信和高級(jí)通信32.直接通信和間接通信直接通信：信息直接傳遞給接收方，如管道。在發(fā)送時(shí)，指定接收方的地址或標(biāo)識(shí)，也可以指定多個(gè)接收方或廣播式地址；在接收時(shí)，允許接收來(lái)自任意發(fā)送方的消息，并在讀出消息的同時(shí)獲取發(fā)送方的地址。間接通信：借助于收發(fā)雙方進(jìn)程之外的共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為通信中轉(zhuǎn)，如消息隊(duì)列。通常收方和發(fā)方的數(shù)目可以是任意的。43.高級(jí)通信的特征通信鏈路(communicationlink)：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)/多點(diǎn)/廣播單向/雙向有容量（鏈路帶緩沖區(qū)）/無(wú)容量（發(fā)送方和接收方需自備緩沖區(qū)）數(shù)據(jù)格式：字節(jié)流(bytestream)：各次發(fā)送之間的分界，在接收時(shí)不被保留，沒(méi)有格式；報(bào)文(datagram/message)：各次發(fā)送之間的分界，在接收時(shí)被保留，通常有格式（如表示類型），定長(zhǎng)/不定長(zhǎng)報(bào)文，可靠報(bào)文/不可靠報(bào)文。收發(fā)操作的同步方式發(fā)送阻塞（直到被鏈路容量或接收方所接受）和不阻塞（失敗時(shí)立即返回）接收阻塞（直到有數(shù)據(jù)可讀）和不阻塞（無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)立即返回）由事件驅(qū)動(dòng)收發(fā)：在允許發(fā)送或有數(shù)據(jù)可讀時(shí)，才做發(fā)送和接收操作53.5.2信號(hào)(signal)3.5.2.1UNIX信號(hào)3.5.2.2WindowsNT信號(hào)返回信號(hào)相當(dāng)于給進(jìn)程的“軟件”中斷；進(jìn)程可發(fā)送信號(hào)，指定信號(hào)處理例程；它是單向和異步的。63.5.2.1UNIX信號(hào)一個(gè)進(jìn)程向另一個(gè)進(jìn)程或進(jìn)程組（或自己）發(fā)送（kill系統(tǒng)調(diào)用）：發(fā)送者必須具有接收者同樣的有效用戶ID，或者發(fā)送者是超級(jí)用戶身份某些鍵盤按鍵，如：中斷字符（通常是Ctrl+C或Del）、暫停字符（如Ctrl+Z）硬件條件，如：除數(shù)為零、浮點(diǎn)運(yùn)算錯(cuò)、訪問(wèn)非法地址等異常條件軟件條件，如：Socket中有加急數(shù)據(jù)到達(dá)。1.信號(hào)類型72.對(duì)信號(hào)的處理進(jìn)程可以設(shè)置信號(hào)處理例程（signal系統(tǒng)調(diào)用），在接收到信號(hào)時(shí)就被調(diào)用，稱為"捕獲"該信號(hào)。信號(hào)處理例程的參數(shù)是接收到信號(hào)的編號(hào)。進(jìn)程也可以忽略指定的信號(hào)(SIG_IGN)。只有SIGKILL信號(hào)（無(wú)條件終止進(jìn)程）和SIGSTOP（使進(jìn)程暫停）不能被忽略。在庫(kù)函數(shù)system()的實(shí)現(xiàn)中，通過(guò)fork和exec加載新程序之后，在父進(jìn)程中對(duì)SIGINT和SIGQUIT都要忽略，然后wait直到子進(jìn)程終止，才恢復(fù)對(duì)SIGINT和SIGQUIT的原有處理例程。進(jìn)程創(chuàng)建后為信號(hào)設(shè)立了默認(rèn)處理例程(SIG_DFL)，如：終止并留映象文件(core)83.5.3共享存儲(chǔ)區(qū)(sharedmemory)創(chuàng)建或打開(kāi)共享存儲(chǔ)區(qū)(shmget)：依據(jù)用戶給出的整數(shù)值key，創(chuàng)建新區(qū)或打開(kāi)現(xiàn)有區(qū)，返回一個(gè)共享存儲(chǔ)區(qū)ID。連接共享存儲(chǔ)區(qū)(shmat)：連接共享存儲(chǔ)區(qū)到本進(jìn)程的地址空間，可以指定虛擬地址或由系統(tǒng)分配，返回共享存儲(chǔ)區(qū)首地址。父進(jìn)程已連接的共享存儲(chǔ)區(qū)可被fork創(chuàng)建的子進(jìn)程繼承。拆除共享存儲(chǔ)區(qū)連接(shmdt)：拆除共享存儲(chǔ)區(qū)與本進(jìn)程地址空間的連接。共享存儲(chǔ)區(qū)控制(shmctl)：對(duì)共享存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行控制。如：共享存儲(chǔ)區(qū)的刪除需要顯式調(diào)用shmctl(shmid,IPC_RMID,0)；相當(dāng)于內(nèi)存，可以任意讀寫和使用任意數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（當(dāng)然，對(duì)指針要注意），需要進(jìn)程互斥和同步的輔助來(lái)確保數(shù)據(jù)一致性1.UNIX的共享存儲(chǔ)區(qū)93.5.4管道(pipe)管道是一條在進(jìn)程間以字節(jié)流方式傳送的通信通道。它由OS核心的緩沖區(qū)（通常幾十KB）來(lái)實(shí)現(xiàn)，是單向的；常用于命令行所指定的輸入輸出重定向和管道命令。在使用管道前要建立相應(yīng)的管道，然后才可使用。101.UNIX管道通過(guò)pipe系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建無(wú)名管道，得到兩個(gè)文件描述符，分別用于寫和讀。intpipe(intfildes[2]);文件描述符fildes[0]為讀端，fildes[1]為寫端；通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用write和read進(jìn)行管道的寫和讀；進(jìn)程間雙向通信，通常需要兩個(gè)管道；只適用于父子進(jìn)程之間或父進(jìn)程安排的各個(gè)子進(jìn)程之間；UNIX中的命名管道，可通過(guò)mknod系統(tǒng)調(diào)用建立：指定mode為S_IFIFOintmknod(constchar*path,mode_tmode,dev_tdev);11

寫端：fd[1]Write(fd[1],buf,size)

讀端：

fd[0]read(fd[0],buf,size)intpipe(intfd[2]);文件描述符fd[0]為讀端，fd[1]為寫端；管道工作原理如下：12管道通信實(shí)例用C語(yǔ)言編寫一個(gè)程序，建立一個(gè)pipe，同時(shí)父進(jìn)程生成一個(gè)子進(jìn)程，子進(jìn)程向pipe中寫入一字符串，父進(jìn)程從pipe中讀出該字符串。程序如下：＃include<stdio.h>{intx,fd[2];charbuf[30],s[30];pipe(fd);/*創(chuàng)建管道*/while((x=fork())==-1);/*創(chuàng)建子進(jìn)程失敗，反復(fù)循環(huán)*/if(x==0){sprintf(buf,”Thisisanexample\n”);write(fd[1],buf,30);/*把buf中的字符寫入管道*/exit(0);}/*續(xù)左面*/else/*父進(jìn)程返回*/{wait(0);read(fd[0],s,30);/*父進(jìn)程讀管道字符*/printf(“%s”,s);}}133.5.5消息(message)與窗口系統(tǒng)中的“消息”不同。通常是不定長(zhǎng)數(shù)據(jù)塊。消息的發(fā)送不需要接收方準(zhǔn)備好，隨時(shí)可發(fā)送。14UNIX消息消息隊(duì)列(messagequeue)：每個(gè)message不定長(zhǎng)，由類型(type)和正文(text)組成UNIX消息隊(duì)列API：msgget依據(jù)用戶給出的整數(shù)值key，創(chuàng)建新消息隊(duì)列或打開(kāi)現(xiàn)有消息隊(duì)列，返回一個(gè)消息隊(duì)列ID；msgsnd發(fā)送消息；msgrcv接收消息，可以指定消息類型；沒(méi)有消息時(shí)，返回-1；msgctl對(duì)消息隊(duì)列進(jìn)行控制，如刪除消息隊(duì)列；通過(guò)指定多種消息類型，可以在一個(gè)消息隊(duì)列中建立多個(gè)虛擬信道注意：消息隊(duì)列不隨創(chuàng)建它的進(jìn)程的終止而自動(dòng)撤銷，必須用msgctl(msgqid,IPC_RMID,0)。另外，msgget獲得消息隊(duì)列ID之后，fork創(chuàng)建子進(jìn)程，在子進(jìn)程中能否繼承該消息隊(duì)列ID而不必再一次msgget。153.5.6套接字(socket)雙向的，數(shù)據(jù)格式為字節(jié)流（一對(duì)一）或報(bào)文（多對(duì)一，一對(duì)多）；主要用于網(wǎng)絡(luò)通信；支持client-server模式和peer-to-peer模