《網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序設(shè)計》課件第5章 進(jìn)程間通信及實(shí)現(xiàn)方法

第5章進(jìn)程間通信及實(shí)現(xiàn)方法

5.1管道

5.2命名管道5.3消息通信5.4共享內(nèi)存5.5信號燈5.6UNIX域套接字習(xí)題5.1管道 1.管道的定義

Linux系統(tǒng)提供了幾種通信方式，如消息隊(duì)列、信號量及共享內(nèi)存等。它們有的需要使用較多的存儲資源才能進(jìn)行信息傳遞，有的不適合在進(jìn)程間進(jìn)行大量的信息傳遞。而管道機(jī)構(gòu)能夠?yàn)檫M(jìn)程之間大量信息的傳輸提供通道。管道是Linux系統(tǒng)利用文件系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)成的一種進(jìn)程間通信的機(jī)構(gòu)。它有以下幾個特點(diǎn)：

(1)管道是一個單向的通信信道，發(fā)送進(jìn)程能以比較簡單的方式，把要發(fā)送的信息以信息流的方式寫入信道，不需要考慮對每次傳送信息長度的限制。 (2)接收進(jìn)程從信道按需取用信息，不必考慮長度限制。

(3)發(fā)送和接收進(jìn)程的實(shí)施相互協(xié)調(diào)，其中發(fā)送和接收進(jìn)程相互協(xié)調(diào)指的是： ①

發(fā)送和接收進(jìn)程對通信信道的使用是互斥的，一個進(jìn)程利用信道進(jìn)行讀或?qū)懖僮鲿r，其他進(jìn)程就不能用，當(dāng)這個進(jìn)程不用信道時，其他的進(jìn)程才能使用。 ②

發(fā)送和接收進(jìn)程都能了解對方是否存在。 ③

發(fā)送和接收進(jìn)程同步。即接收進(jìn)程在信道中已有信息時，才接收信息；發(fā)送進(jìn)程要在信道空閑時，才能發(fā)送信息。

管道是由系統(tǒng)調(diào)用pipe建立的，其調(diào)用格式為：

#include<unistd.h> intpipe(intfd[2])；

參數(shù)fd指向兩個文件描述符；fd[0]返回管道讀通道打開的文件號，用于讀；fd[1]返回管道的寫通道打開的文件號，用于寫，如圖5-1所示。圖5-1管道工作示意圖 2．管道的共享使用

進(jìn)程利用pipe系統(tǒng)調(diào)用生成管道后，通常接著就要創(chuàng)建一個或幾個子進(jìn)程，管道被父子進(jìn)程共享。每個進(jìn)程可以用類似文件讀寫操作方式對管道進(jìn)行存取操作。一般情況下，一個管道最好為兩個進(jìn)程專用，一個進(jìn)程只用其發(fā)送端，另一個進(jìn)程只用其接收端。

當(dāng)需要進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸時，必須建立兩個管道。每個管道負(fù)責(zé)一個方向的數(shù)據(jù)傳輸。它的操作過程如下：

●創(chuàng)建兩個管道：管道1和管道2；

●調(diào)用fork()產(chǎn)生子進(jìn)程；

●父進(jìn)程關(guān)閉管道1的讀端； ●父進(jìn)程關(guān)閉管道2的寫端；

●子進(jìn)程關(guān)閉管道1的寫端； ●子進(jìn)程關(guān)閉管道2的讀端。 下面的例子說明了管道機(jī)構(gòu)的建立和使用。

main() { charparstr[]={"thedatasfromparent.\n"}；

charchistr[]={"thedatasfromchild.\n"}；

intchpipe1[2]，

chpipe2[2]；

charbuff[100]； if(pipe(chpipe1)<0)err_sys("pipe1createrror")；

if(pipe(chpipe2)<0)err_sys("pipe2createrror")；

if(fork()){/*在父進(jìn)程中

*/close(chpipe1[0])；

close(chpipe2[1])； if(write(chpipe1[1]，parstr，

sizeof(parstr))!=sizeof(parstr))err_sys("senderror")；

close(chpipe1[1])；

if(read(chpipe2[0]，buff，100)<=0)err_sys("receiveerror")；

elseprintf("parentprocess：%s\n"，buff)；

}/*fork*/

else{close(chpipe1[1])；

/*

在子進(jìn)程中

*/close(chpipe2[0])；

if(read(chpipe1[0]，buff，100)<=0)err_sys("receiveerror")；

elseprintf("childprocess：%s\n"，buff)；

if(write(chpipe2[1]，chistr，sizeof(chistr))!=sizeof(chistr))err_sys("senderror")；

close(chpipe2[1])；

}}

運(yùn)行結(jié)果

childprocess：

thedatasfromparent. parentprocess：

thedatasfromchild.

程序中信息的傳輸過程如圖5-2所示。圖5-2利用管道進(jìn)行通信

首先，進(jìn)程創(chuàng)建兩個管道chpipe1和chpipe2，然后利用

fork產(chǎn)生一子進(jìn)程。如果子進(jìn)程創(chuàng)建成功，父進(jìn)程利用管道chpipe1[1]作寫入端，用管道chpipe2[0]作讀出端，關(guān)閉管道端chpipe1[0]和chpipe2[1]。子進(jìn)程用管道chpipe1[0]作為讀出端，用管道chpipe2[1]作為寫入端，關(guān)閉管道端chpipe1[1]和chpipe2[0]，兩者進(jìn)行通信。就每個管道而言，均是單向管道，其數(shù)據(jù)信息只按一個方向流動。就每個進(jìn)程而言，信息的傳送是雙向的，即能發(fā)送又能接收。 如果將上面程序改為在顧客—服務(wù)員模式上運(yùn)行，上例程序可改寫為：由main()產(chǎn)生一管道，然后產(chǎn)生一個子進(jìn)程。原進(jìn)程運(yùn)行顧客程序，而子進(jìn)程運(yùn)行服務(wù)員程序。

main(){intchpipe1[2]，

chpipe2[2]；

intpid；

if(pipe(chpipe1)<0)err_sys("pipe1createrror")；

if(pipe(chpipe2)<0)err_sys("pipe2createrror")； if((pid=fork())<0){err_sys("can'tfork")；} else if(pid){/*

在父進(jìn)程中

*/close(chpipe1[0])；

close(chpipe2[1])；

pro_client(chpipe2[0]，chpipe1[1])； while(wait()!=pid)；

/*

等待原子進(jìn)程運(yùn)行返回

*/close(chpipe1[1])；

close(chpipe2[0])；

}else{/*

在子進(jìn)程中

*/close(chpipe1[1])；

close(chpipe2[0])； pro_server(chpipe1[0]，chpipe2[1])；

close(chpipe1[0])；

close(chpipe2[1])；

}exit(0)；

}

其中顧客子程序?yàn)椋?/p>

#include<stdlio.h> pro_client(rfd，

wfd) intrfd；

intwfd；

{charparstr[]={"parfile.dat"}；

intn；

charbuff[100]；

n=strlen(parstr)；

if(write(wfd，parstr，n)!=n)err_sys("client：

senderror")；

if(read(rfd，buff，100)<=0)err_sys("client：

receiveerror")；

elseprintf("parentprocess：%s\n"，buff)；

}

服務(wù)員子程序?yàn)椋?/p>

#include<stdlio.h> pro_server(rfd，

wfd) intrfd；

intwfd；

{ intn；

charbuff[1024]，

errbuff[64]；

intn，

fd；

/*

從

IPC描述符中讀文件名

*/ if((n=read(rfd，buff，1024))<=0) err_sys("server：filereadhaserror")；

buff[n]='\0'；

if((fd=open(buff，0))<0) { strcpy(errbuf，"filecan'topen.\n")；

strcat(buff，errbuff)；

n=strlen(buff)；

if(write(wfd，buff，n)!=n)err_sys("server：messagesenderror") } else{while((n=read(fd，buff，1024))>0)if(wirte(wfd，buff，n)!=n)err_sys("server：messagesenderror")；

if(n<0)err_sys("server：readerror")；

}}

程序pro_client中的父進(jìn)程通過管道發(fā)送文件名給子進(jìn)程，pro_server中的子進(jìn)程通過管道讀文件名，如果接收的文件名有錯，文件打不開，則將錯誤信息回傳給client方(父進(jìn)程)；否則，讀文件中的信息并將文件信息回傳給client。 利用管道的只能在父子進(jìn)程間的通信，對于兩個完全不相關(guān)的進(jìn)程不能采用管道進(jìn)行通信，這是管道的一個特點(diǎn)。5.2命名管道

命名管道與管道不同之處在于，它與一個路徑名關(guān)聯(lián)，以FIFO的文件形式存在于文件系統(tǒng)中。這樣，即使與FIFO的創(chuàng)建進(jìn)程無親緣關(guān)系的進(jìn)程，只要可以訪問該路徑，就能夠彼此通過FIFO相互通信。 系統(tǒng)調(diào)用mkfifo()創(chuàng)建命名管道：

intmkfifo(constchar*pathname，

mode_tmode)；

該函數(shù)的pathname是一個路徑名，也就是創(chuàng)建后命名管道的名字，mode打開文件的模式，與打開普通文件的open()函數(shù)中文件操作模式參數(shù)相似。如果mkfifo的第一個參數(shù)是一個已經(jīng)存在的路徑名時，則返回類型為EEXIST的錯誤；如果返回該錯誤，那么只要調(diào)用打開FIFO的函數(shù)就可以了。生成了命名管道后，就可以使用一般的文件I/O函數(shù)如open、close、read、write等來對它進(jìn)行操作。

1．通過命名管道發(fā)信息

#include<sys/types.h>

#include<sys/stat.h>

#include<errno.h>

#include<fcntl.h>

#defineFIFO_SERVER"/tmp/fifos_server" main(intargc，char**argv) /*

參數(shù)為即將寫入的字節(jié)數(shù)

*/ { intfd，n; charw_buf[512]; intwrite_num; n=100; memset(w_buf，0，512); strncpy(w_buf，argv[1]，n); if((mkfifo(FIFO_SERVER，O_CREAT|O_EXCL)<0)&&(errno!=EEXIST)) printf("can’tcreatefifos_server\n"); /*

設(shè)置非阻塞標(biāo)志

*/ fd=open(FIFO_SERVER， O_WRONLY|O_NONBLOCK，0); write_num=write(fd，w_buf，n);if(write_wnum==-1) { if(errno==EAGAIN) printf("writetofifoerror;trylater\n"); }else printf("realwritenumis%d\n"，

write_num);}

首先，調(diào)用函數(shù)mkfifo創(chuàng)建命名管道FIFO_SERVER，如果創(chuàng)建成功，則將該管道設(shè)置為非阻塞狀態(tài)。向FIFO_SERVER中寫消息，如果成功，則輸出這些消息，否則，輸出出錯信息。

2．通過命名管道收信息

#include<sys/types.h>

#include<sys/stat.h>

#include<errno.h>

#include<fcntl.h>

#defineFIFO_SERVER"/tmp/fifos_server" main(intargc，char**argv){ charr_buf[4096*2]; intfd; intr_size; intret_size; r_size=atoi(argv[1]); printf("inputrealreadbytes%d\n"，r_size); memset(r_buf，0，sizeof(r_buf)); fd=open(FIFO_SERVER， O_RDONLY|O_NONBLOCK，0); /*fd=open(FIFO_SERVER，O_RDONLY，0);在此 處可以把讀程序編譯成兩個

不同版本：阻塞版本及非阻塞版本

*/ if(fd==-1) { printf("open%sforreaderror\n"); exit(); } while(1) { memset(r_buf，0，sizeof(r_buf)); ret_size=read(fd，r_buf，r_size); if(ret_size==-1) if(errno==EAGAIN) printf("nodataavlaible\n");printf("realreadbytes%d\n"，ret_size); sleep(1); } pause(); unlink(FIFO_SERVER);}

首先，調(diào)用mkfifo創(chuàng)建命名管道FIFO_SERVER，如果創(chuàng)建成功，則以讀方式打開該管道[wei2]，并將該管道設(shè)置為非阻塞狀態(tài)。通過鍵盤輸入希望讀取的字節(jié)數(shù)，從FIFO_SERVER中讀取消息，如果成功，則輸出實(shí)際讀到的字節(jié)數(shù)，否則，輸出出錯信息。 下面介紹UNIX系統(tǒng)V提供的三種進(jìn)程間通信方式。5.3消息通信

利用消息通信，進(jìn)程可以將具有一定格式的消息發(fā)送給任意進(jìn)程。UNIX系統(tǒng)V為消息通信提供了四個系統(tǒng)調(diào)用。

1．生成一個消息隊(duì)列

#include<sys/types.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/msg.h> intmsgget(key_tkey，intflags) /*

獲取消息隊(duì)列標(biāo)識數(shù)

*/ /*key：消息隊(duì)列關(guān)鍵字，長整型

*/*flags：操作標(biāo)志

*/

其中，參數(shù)key是通信雙方約定的消息隊(duì)列關(guān)鍵字，它是一個非負(fù)長整型。UNIXIPC通信機(jī)構(gòu)將根據(jù)它生成一個消息隊(duì)列，并返回一個隊(duì)列標(biāo)識數(shù)ID。隊(duì)列ID與文件描述字相似，但是進(jìn)程只要知道該值就可適應(yīng)它，不必像文件ID那樣只有通過繼承才能對同一個文件操作。當(dāng)指定關(guān)鍵字的消息隊(duì)列存在時，msgget就簡單地返回該隊(duì)列的ID。

參數(shù)flags類似于打開和創(chuàng)建文件時的第二個參數(shù)o_flags和mode的組合。 2．向消息隊(duì)列發(fā)送一個消息

#include<sys/types.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/msg.h> intmsgsnd(intqid，structmsgbuf*buf，intnbytes，intflags)

其中，參數(shù)qid是消息隊(duì)列ID，nbytes是消息正文的長度，flags是發(fā)送標(biāo)志。如果flags為零，則當(dāng)消息隊(duì)列滿時進(jìn)程阻塞自己；如果flags中IPC以NOWAIT(04000)置位，則消息隊(duì)列滿時msgsnd返回-1，不阻塞進(jìn)程。

參數(shù)buf指定一個由用戶定義的消息結(jié)構(gòu)，其基本格式如下：

structmsgtype{ longmtype；

chartext[NBYTES]；

}； 其中，mtype是正整數(shù)，text[]是長度為NBYTES的正文，其長度是有限制的。

3．從消息隊(duì)列中接收一個消息

#include<sys/types.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/msg.h> intmsgrcv(intqid，structmsgbuf*buf，intnbytes，mtype，intflags)

其中，msgrcv中的參數(shù)與msgsnd類似，如果flags中的MSG_NOERROR置位，則允許所接收的長度nbytes小于消息正文長度。buf所指的空間大小為不包括mbyte的最大消息正文長度，實(shí)際接收的消息長度由msgrcv返回值指出。當(dāng)mtype=0時，接收消息隊(duì)列中最早的消息，而不管消息的類型是什么。 4．消息隊(duì)列的控制

#include<sys/types.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/msg.h> intmsgctl(intqid，intcmd，structmsqid_ds*sbuf)

其中，msgctl詢問隊(duì)列ID為qid的消息隊(duì)列的各種特性或者對其進(jìn)行相應(yīng)的控制。msqid_ds是消息隊(duì)列定義的控制結(jié)構(gòu)，包括存取權(quán)限結(jié)構(gòu)、隊(duì)列容量、進(jìn)程標(biāo)識和時間等信息。當(dāng)cmd的取值為IPC_RMID(值為0)時，刪除指定的消息隊(duì)列，釋放消息隊(duì)列標(biāo)識符；為IPC_SET(值為1)時，將sbuf中的控制信息寫到消息隊(duì)列控制結(jié)構(gòu)中；為IPC_STAT(值為2)時，將消息隊(duì)列控制結(jié)構(gòu)中的消息寫到sbuf中。5.4共享內(nèi)存

在UNIX中，進(jìn)程間傳遞數(shù)據(jù)的最快方法是讓一些相關(guān)進(jìn)程直接共享某些內(nèi)存區(qū)域，而系統(tǒng)V支持任意數(shù)據(jù)進(jìn)程對內(nèi)存的共享。這是一種最快捷高效的方式，系統(tǒng)在內(nèi)存中指定一個區(qū)域作為共享存儲區(qū)，建立一張段表進(jìn)行管理，各進(jìn)程可以申請其中的一個存儲段，并在申請時提供關(guān)鍵字。若申請的存儲區(qū)已經(jīng)被其他進(jìn)程所有，則系統(tǒng)向申請進(jìn)程返回關(guān)鍵字，該存儲區(qū)就連接到了進(jìn)程的邏輯地址空間，此后進(jìn)程就可以直接存取共享存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)了；若申請的存儲段尚未分配，則系統(tǒng)會按照申請者的要求分配存儲段，并在段表中加入該進(jìn)程的信息。一個進(jìn)程可以申請多個存儲段，使用共享存儲區(qū)進(jìn)行通信時進(jìn)程間的互斥或同步要靠其他的機(jī)構(gòu)來解決。

圖5-3給出了兩個進(jìn)程P1、P2共享一個關(guān)鍵字為key1的共享存儲區(qū)的情況。

圖5-3進(jìn)程P1、P2共享一個存儲區(qū)

共享內(nèi)存設(shè)計的頭文件和系統(tǒng)調(diào)用是：

#include<sys/types.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/shm.h> 1．創(chuàng)建一個共享內(nèi)存段

intshmget(key_tkey，intnbytes，intflags)

三個參數(shù)key、nbytes和flags的含義與消息通信中的系統(tǒng)調(diào)用msgget類似。key取值IPC_PRIVATE時，新創(chuàng)建的共享內(nèi)存段的關(guān)鍵字由系統(tǒng)分配。shmget創(chuàng)建共享內(nèi)存段成功時，初始化相應(yīng)的控制信息，返回該共享段的描述字ID。 2．將共享內(nèi)存段映射到進(jìn)程的虛擬地址空間

char*shmat(intsegid，char*addr，intflags) shmat將標(biāo)識字為segid的共享內(nèi)存段映射到由addr參數(shù)指定的進(jìn)程虛擬地址空間。該地址空間可通過brk或者sbrk系統(tǒng)調(diào)用動態(tài)分配而得到。如果不關(guān)心映射內(nèi)存的地址，則可以置addr為0，讓系統(tǒng)選擇一個可用地址。Shmat調(diào)用成功后返回共享內(nèi)存段在進(jìn)程虛擬地址空間的首地址。

3．解除共享內(nèi)存段的映射

intshmdt(char*addr)/*

共享內(nèi)存段虛擬地址

*/

參數(shù)addr是相應(yīng)shmdt調(diào)用的返回值。Shmdt調(diào)用成功時，內(nèi)存段的訪問計數(shù)減1，返回值為0。

4．共享內(nèi)存段控制

intshmct(intsegid，intcmd，structshmid_ds*sbuf)

其中，segid為標(biāo)識符，cmd為控制字，sbuf為指向共享內(nèi)存段控制結(jié)構(gòu)指針。

參數(shù)cmd取值為SHM_LOCK時，將共享段鎖定在內(nèi)存，禁止換出(超級用戶才具有此權(quán)限)；為SHM_UNLOCK時，與LOCK相反(超級用戶才具有此權(quán)限)；為IPC_RMID、ICP_STAT和IPC_SET時，類似于msgctl中的定義，其中IPC_RMID標(biāo)志所對應(yīng)的存儲段為“可釋放”。

下面介紹關(guān)鍵字的創(chuàng)建函數(shù)ftok。

key_t

ftok(char

*pathname，char

proj);

函數(shù)根據(jù)pathname和proj來創(chuàng)建一個關(guān)鍵字，該鍵值與pathname相對應(yīng)。例如：

#defineMSG_FILE"server.c" key_tkey; if((key=ftok(MSG_FILE，'a'))==-1) { fprintf(stderr，"CreatKeyError:%s\a\n"，strerror(errno)); exit(1); }

關(guān)鍵字除了可以用ftok創(chuàng)建，也可以使用IPC_PRIVATE表明由系統(tǒng)選擇一個關(guān)鍵字。例如：

/*

使用IPC_PRIVATE表示由系統(tǒng)選擇一個關(guān)鍵字來創(chuàng)建

*/ /*

創(chuàng)建以后信號燈的初始值為0*/ if((semid=semget(IPC_PRIVATE，1，PERMS))==-1) { fprintf(stderr，"[%d]:AcessSemaphoreError:%s\n\a"，

getpid()，strerror(errno)); exit(1); }

父子進(jìn)程利用共享內(nèi)存進(jìn)行通信的程序示例如下：#include

<stdio.h>#include

<string.h>#include

<errno.h>#include

<unistd.h>#include

<sys/stat.h>#include

<sys/types.h>#include

<sys/ipc.h>#include

<sys/shm.h>#define

PERM

S_IRUSR|S_IWUSRint

main(int

argc，char

**argv){int

shmid;char

*p_addr，*c_addr;char*name="/dev/shm/myshm1";

if(argc!=2){fprintf(stderr，"Usage:%s\n"，argv[0]);exit(1);}key=ftok(name，0);if(key==-1)perror("ftokerror");

shmid=shmget(key，

1024，0777); if(shmid==-1){perror("Create

Share

Memory

Error:");exit(1);}if(fork()){/*

父進(jìn)程將參數(shù)寫入到共享內(nèi)存

*/p_addr=shmat(shmid，0，0);memset(p_addr，'\0'，1024);strncpy(p_addr，argv[1]，1024);}else{/*

子進(jìn)程從共享內(nèi)存讀信息

*/c_addr=shmat(shmid，0，0);printf("Client

get

%s"，c_addr);exit(0);}}

在使用一個共享內(nèi)存之前，應(yīng)調(diào)用shmat得到共享內(nèi)存的起始地址，結(jié)束后再用shmdt斷開這個內(nèi)存。在這個程序中，首先創(chuàng)建共享內(nèi)存，然后產(chǎn)生一個子進(jìn)程。父進(jìn)程將參數(shù)寫入共享內(nèi)存，之后子進(jìn)程從共享內(nèi)存讀出寫入的內(nèi)容。5.5信號燈

進(jìn)程間的互斥和同步可以利用P、V操作實(shí)現(xiàn)，但是UNIX系統(tǒng)并沒有直接向用戶提供這兩個操作，而是提供了一組有關(guān)信號燈的系統(tǒng)調(diào)用。在系統(tǒng)V中的信號燈機(jī)制的功能比一般信號燈要強(qiáng)，管理和使用也比較復(fù)雜。用戶可以一次對一組信號燈進(jìn)行相同或者不同的操作。

系統(tǒng)V中有關(guān)信號燈的頭文件和系統(tǒng)調(diào)用。

#include<sys/types.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/sem.h> 1．創(chuàng)建一個信號燈組

intsemget(key_tkey，intnsems，intflags)

其中，key為信號燈組關(guān)鍵字；nsems為信號燈個數(shù)；flags為操作標(biāo)志。 當(dāng)key為IPC_PRIVATE時，信號燈組關(guān)鍵字由系統(tǒng)選擇。flags決定信號燈組的創(chuàng)建方式和權(quán)限，其取值和含義與msgget中的flags類似。semget調(diào)用成功時，初始化相應(yīng)的控制塊信息，返回信號燈組標(biāo)識數(shù)。

下面是一個打開和創(chuàng)建信號量集的程序段：

intcreat_semaphore_set(key_tkeyval，

intnumsems) { intsid; if(!numsems) return(-1); if((sid=semget(mykey，numsems，IPC_CREAT|0660))==-1) { return(-1); } return(sid); };

其中，keyval為鍵值，用系統(tǒng)調(diào)用ftok()返回，參數(shù)numsems指出了一個新的信號量集中應(yīng)該創(chuàng)建的信號量的個數(shù)。信號量集中最多的信號量的個數(shù)是在linux/sem.h中定義的：

#defineSEMMSL32 /*<=512maxnumofsemaphoresperid*/ 2．對信號燈組的控制

intsemop(intsid，structsembuf**ops，unsignednops)

其中，intsid為信號燈組標(biāo)識符；ops是對信號燈組進(jìn)行操作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；nops為操作個數(shù)。semop根據(jù)sembuf型的結(jié)構(gòu)數(shù)組對標(biāo)識數(shù)為sid的信號燈組中的信號燈進(jìn)行塊操作。在sembuf結(jié)構(gòu)中定義了對編號為sem_num的信號燈要進(jìn)行的操作。 structsembuf{ shortsem_num；

/*

信號燈編號，從0開始

*/ shortsem_op；

/*

要執(zhí)行的操作

*/ shortsem_flg；

/*

操作標(biāo)志

*/ }； 如果sem_op為正數(shù)，則信號量將加上它的值。這對應(yīng)進(jìn)程釋放信號量控制的資源。 如果sem_op為負(fù)數(shù)，則信號量將減去它的值。IPC_NOWAIT是否被置位決定對信號燈進(jìn)行的操作，如果沒有使用IPC_NOWAIT，那么調(diào)用進(jìn)程將進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直到信號量控制的資源可以使用為止。

如果sem_op為0，那么對信號燈進(jìn)行測試。這在一個進(jìn)程等待完全空閑的資源時使用。

3．信號燈控制

intsemctl(intsid，intsnum，intcmd，unionsemunarg)； 其中，sid、snum和cmd分別為信號燈組標(biāo)識、信號燈編號和控制信令。 聯(lián)合semun的格式為：

unionsemun{ intval；

structsemid_ds*buf；

/*

指針信號燈集控制塊的指針

*/ ushort*array；

}；

在semctl調(diào)用中，系統(tǒng)根據(jù)cmd的主要取值及相關(guān)的arg含義為：

GETVAL：將信號燈(sid，snum)的值，存入arg.val。

SETVAL：將信號燈(sid，snum)的值置為arg.val，用于對信號燈初始化。

GETALL：將信號燈組(sid)中所有信號燈的值取到arg.array[]中。

SETALL：將信號燈組(sid)中所有信號燈的值設(shè)置為arg.array[]中的值。

IPC_STAT：將信號燈組(sid)的狀態(tài)信息取到buf結(jié)構(gòu)中。

IPC_SET：將信號燈組(sid)的狀態(tài)信息設(shè)置為buf結(jié)構(gòu)中的信息。

IPC_RMID：刪除信號燈組的標(biāo)識數(shù)。

下面的程序段介紹了semctl使用方法：

/*

使用getval命令返回信號量的值，調(diào)用中的最后一個參數(shù)被忽略

*/ intget_sem_val(intsid，intsemnum)

{ return(semctl(sid，semnum，GETVAL，0)); } /*

下面的程序可以用來初始化一個新的信號量值

*/ voidinit_semaphore(intsid，intsemnum，intinitval) { unionsemunsemopts; semopts.val=initval; semctl(sid，semnum，SETVAL，semopts); } #defineMAX_PRINTERS5 voidprinter_usage(intsid) { inti; for(i=0;i<MAX_PRINTERS;i++) printf("Printer%d:%d"，i，get_sem_val(sid，i)); }

其中，sid為信號燈組標(biāo)識，semnum為信號燈編號。函數(shù)get_sem_val返回信號量的值，函數(shù)init_semaphore設(shè)置信號量的值為initval。函數(shù)printer_usage打印出信號燈組sid的信號量的值。5.6UNIX域套接字 UNIX域協(xié)議不是一個真正的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，它提供同一臺計算機(jī)上的進(jìn)程之間進(jìn)行通信的手段。UNIX域套接字與同一臺機(jī)器上的域套接字相連，每一個與套接字的新連接都產(chǎn)生一個新的通信管道。同一臺機(jī)器上的客戶機(jī)和服務(wù)器進(jìn)程可以通過UNIX域套接字進(jìn)行通信。與TCP套接字相比，使用UNIX域套接字通信的效率更高。UNIX域套接字經(jīng)常被用來代替命名管道實(shí)現(xiàn)很多重要服務(wù)中的IPC，也可以用socketpair()來得到非命名Unix域套接字，與非命名管道類似。 1．命名UNIX域套接字 這種域套接字需要有自己的套接字地址，即UNIX域協(xié)議地址結(jié)構(gòu)sockaddr_un：

#include<sys/un.h> structsockaddr_un { shortintsun_family; charsun_path[104]; }

其中，sun_family應(yīng)設(shè)置為AF_UNIX，sun_path成員變量用來指定Linux文件系統(tǒng)的一個文件路徑名。也就是說，UNIX域協(xié)議使用路徑名標(biāo)識客戶機(jī)和服務(wù)器。UNIX域套接字的定義方式為：

intsocket(AF_UNIX，SOCK_STREAM，0) intsocket(AF_UNIX，SOCK_DGRAM，0)

當(dāng)服務(wù)器或客戶機(jī)綁定一個UNIX域套接字地址時，按照該路徑名創(chuàng)建一個文件。該文件是一個特殊文件，不同于普通的Linux文件，無法用open等系統(tǒng)調(diào)用打開或讀、寫該文件。如果在操作系統(tǒng)提示符下，鍵入命令“l(fā)s–F”查看該文件，可以發(fā)現(xiàn)該文件是一個管道類型的文件，其文件名的末尾顯示一條“|”線。

函數(shù)socket用來創(chuàng)建UNIX域套接字有以下幾點(diǎn)要注意：

(1)創(chuàng)建的UNIX域套接字是有名的。創(chuàng)建的域套接字需要綁定未占用的UNIX域套接字相連，服務(wù)器需要綁定這個地址，客戶機(jī)以該地址呼叫連接實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器的連接。UNIX域套接字使用的文件名必須是絕對路徑名。

(2)服務(wù)器使用UNIX域套接字接收多個客戶端的連接請求。同TCP的套接字類似，服務(wù)器在綁定地址后，利用listen偵聽連接請求，利用accept函數(shù)取得一個請求，并返回建立的連接。 (3)客戶機(jī)調(diào)用函數(shù)connect呼叫同服務(wù)器得到連接?？蛻魴C(jī)的connect所使用的套接字地址應(yīng)當(dāng)是一個已打開的UNIX域套接字，即是服務(wù)器綁定過的地址?？蛻魴C(jī)進(jìn)程應(yīng)當(dāng)擁有打開套接字地址對應(yīng)文件的權(quán)限。若客戶機(jī)發(fā)出連接請求時，偵聽隊(duì)列已滿，則connect函數(shù)的返回值為錯誤ECONNREFUSED。

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #include<string.h> #include<sys/un.h> #include<sys/socket.h>main(intargc，char**argv){intsock_fd，new_fd;structsockaddr_unmy_addr1，my_addr2;if(argc!=2){fprintf(stderr，"usage：UNIXbindpathname\n");exit(1);} if(sock_fd=socket(AF_UNIX，

SOCK_STREAM，

0))==-1) { /*

輸出錯誤提示并退出*/ perror("socket"); exit(1); }/*將要綁定的套接字地址對應(yīng)的文件刪除*/unlike(argv[1]);bzero(&(my_addr1)，

sizeof(my_addr1));my_addr1.sun_family=AF_UNIX;strncpy(my_addr1.sun_path，argv[1]，sizeof(my_addr1.sun_path)-1)；if(bind(sock_fd，

(structsockaddr*)&my_addr1，sizeof(structsockaddr))<0{/*

如果調(diào)用bind()失敗，則給出錯誤提示，退出*/perror(“binderror”);exit(1);}getsockname(sock_fd，(structsockaddr*)&my_addr2，&sizeof(my_addr2));printf("bindingtopathname：%s\n"，

my_addr2.sun_path，

&sizeof(my_addr2));}

程序中首先創(chuàng)建一個UNIX域套接字，將要綁定的套接字地址對應(yīng)的文件刪除，如果這個文件已存在，函數(shù)bind的運(yùn)行將出錯。利用函數(shù)strncpy從命令行參數(shù)中取得套接字地址，調(diào)用bind函數(shù)以套接字地址創(chuàng)建一個文件，利用函數(shù)getsockname獲得綁定地址，并加以顯示。 下面給出利用UNIX域套接字進(jìn)行客戶機(jī)、服務(wù)器間通信的程序示例。

(1)服務(wù)器端示例：

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #include<string.h>#include<sys/type.h>#include<sys/un.h>#include<sys/socket.h>#defineBACKLOG5#defineSOCK_PATH"/tmp/exmp_sock"main(){intlen，

sin_size，n;intsock_fd，

new_fd; //s2;structsockaddr_unmy_addr，

remote_addr;charbuf[512];if(sock_fd=socket(AF_UNIX，

SOCK_STREAM，

0))==-1){/*

輸出錯誤提示并退出*/perror("socketerror"); exit(1); } my_addr.sun_family=AF_UNIX; strcpy(my_addr.sun_path，SOCK_PATH); /*

將要綁定的套接字地址對應(yīng)的文件刪除

*/ unlike(my_addr.sun_path); len=strlen(my_addr.sun_path)+sizeof(my_addr.sun_family); if(bind(sock_fd，

(structsockaddr*)&my_addr，len)<0) { /*

如果調(diào)用bind()失敗，則給出錯誤提示，退出*/

perror("binderror"); exit(1); }if(listen(sockf_d，BACKLOG)==-1){perror("listen");exit(1);}while(1){ sin_size=sizeof(structsockaddr_un);

if((new_fd=accept(sock_fd，(structsockaddr*)&remote_addr，

&sin_size))==-1){ perror("accept");continue;}do{n=recv(new_fd，buf，512，0);if(n<0){perror("recverror");done=1;}if(n==0)done=1;if(!done)if(send(new_fd，buf，n，0)<0){perror("recverror");done=1;}}while(!done);close(new_fd);}//whilereturn0;}(2)客戶機(jī)示例：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<errno.h>#include<string.h>#include<netdb.h>#include<sys/types.h>#include<netinet/in.h>#include<sys/socket.h>#defineSOCK_PATH"exmp_sock"/*

一次所能夠接收的最大字節(jié)數(shù)

*/#defineMAXDATASIZE512intmain(){intsockfd，

n;charbuf[MAXDATASIZE];structsockaddr_untheir_addr;if((sockfd=socket(AF_UNIX，SOCK_STREAM，0))==-1)/ *

如果socket()調(diào)用出現(xiàn)錯誤，則顯示錯誤信息并退出*/

perror("socket");

exit(1); } their_addr.sin_family=AF_INET; /*

網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序，短整型*/ their_addr.sun_family=AF_UNIX; strcpy(their_addr.sun_path，SOCK_PATH); len=strlen(their_addr.sun_path)+sizeof(their_addr.sun_family); if(connect(so