进程通信又称IPC

IPC方法

方法：管道(最简单)

信号(开销最小)

共享映射区/共享内存(无血缘关系)

本地套接字(最稳定)

Linux文件类型： -   文件

d  目录

l   符号链接

s   套接字        伪文件

b    块设备       伪文件

c字符设备       伪文件

p管道               伪文件

管道

其本质是：

1、伪文件，实质为内核缓冲区

2、由两个文件描述符表示，一个表示读端，一个表示写端

3、数据从读端流入，从写端流出

管道原理：内核使用环形队列机制，借助内和缓冲区实现

管道局限性：1、数据自己读不能自己写

2、数据一旦被读走，便在管道中不存在，不可反复读取

3、由于管道采用半双工通信方式，数据只能在一个方向上流动

4、只有公共祖先的进程间才能使用管道

匿名管道

适用于：只有公共祖先的进程

pipe函数

作用：创建管道

头文件

函数模型

#include int pipe(int pipefd[2])

pipefd[2]:传出参数

读端、写端由自己决定

返回值：0 成功

非0 错误代码

管道读写规则：

读管道：当管道中有数据，read返回实际读到的字节数

当管道中没有数据，若写端全关闭，read函数返回0

若任有写端打开，阻塞等待

写管道：当读端全关闭时，进程异常终止(SIGPIPE信号)

有读端打开，若管道未满，写数据，返回写入字节数

若管道已满，阻塞(少见)

获取管道缓冲区大小：命令 ulimit -a

fpathconf函数

作用：获取管道缓冲区大小

头文件

#include 函数原型

long int fpathconf(int fd,int parameter)

paramter:__PC_PIPE_BUF

#define _GNU_SOURCE

#include #include int pipe2(int pipefd[2], int flags)

优点：实现手段简单

缺点：单向通信，只有血缘关系进程间使用

有名管道

命名管道是一种特殊类型的文件。

命名管道和匿名管道区别：

管道应用的一个限制就是只能在具有亲缘关系的进程间通信，命名管道可以再不相关的进程间交换数据。

mkfifo函数

作用：创建一个FIFO文件

头文件

#include 函数原型

int mkfifo(const char *filename, mode_t mode)

mode:权限

返回值：成功 0

-1 失败

可多读端，多写端

共享内存

命名映射区

mmap函数

作用：

头文件：

#include 函数原型

void* mmap(void *addr, int length , int port , int flag, int fd, off_t offset)

参数：

addr：建立的映射区的首地址，由Linux内核指定,直接传NULL

length：创建映射区的大小

port：映射区的权限

PORT_READ

PROT_WRITE

PROT_READ| PROT_WRITE

flags:标志为参数(常用于设定更新物理区域，设置共享，创建匿名映射区)

MAP_SHARED：会将内存所做的修改反映到硬盘

MAP_PRIVATE

fd:文件描述符

offset：映射文件的便宜为4K倍数

返回值：成功 返回映射区首地址

失败 MAP_FAILD 宏

munmap函数

头文件

#include 函数原型

int munmap(void* addr, size_t length)

使用注意事项：

1、创建映射区过程中，隐含一次对文件的读操作

2、当MAP_SHARED，要求映射区的权限<= 文件打开权限。而MAP_PRIVATE则无所谓，因为mmap中的权限是对内存的限制

3、映射区的释放与文件关闭无关，只要映射建立成功，文件可以立即关闭。

4、当映射文件大小为0时，不能创建映射区。

5、munmap传入的地址一定是mmap的返回地址。坚决抵制自增操作

6、文件偏移量必须是4096的倍数

7、mmap创建映射区出错率非常高，一定要检查返回值，确保映射区建立成功后在操作

匿名映射区

映射区的缺陷是，每次都创建映射区时一定要依赖一个文件才能实现，通常要open，unlink，close等比较麻烦，因此可以利用匿名映射来代替。

int *p = mmap(NULL, 4, PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED|MAP_ANONYMOUS,-1,0)

mmap无血缘关系进程间通信

信号

基本的属性

1、简单

2、不能携带大量信息

3、满足某个特定条件才发送

与信号相关的事件和状态

产生信号：

按键产生

系统调用   kill    raise   abort

软件条件    定时器  alarm

命令条件   kill命令

递答：递送且到达

未决：产生和递答之间状态

信号处理方式：

1、执行默认动作

2、忽略(丢弃)

3、捕捉(由用户处理函数)

信号4要素

1、编号      2、名称      3、时间        4、默认处理动作

查看man 7 signal可以查看帮助

产生信号函数

kill函数/命令

kill命令：kill -SIGKILL pid

头文件

#include #include 函数原型

int kill(pid_t pid, int sig)

参数：

pid:>0 发送信号给指定进程

=0 发送信号给 调用kill函数进程属于同一进程组的所有进程

<0 取pid的绝对值发给对应进程

=-1 发给进程 有权限发送的系统中所有进程

raise函数

作用：给当前进程发送信号

头文件

#include #include 函数模型

int raise(int sig)

abort函数

作用：给当前进程发送 异常终止信号 SIGABRT

头文件

#include #include

函数原型

int abort(void)

软件条件产生信号

alarm函数

每个进程有且只有唯一一个定时器

头文件：

#include 函数原型

unsigned int alarm(unsigned int seconds)

返回值：

返回0或剩余的秒数，通常alarm(0)返回闹钟剩余秒数,无失败,支持秒级，与进程状态无关

setitimer函数

作用：设置定时器，精度us级

头文件

#include 函数原型

int getitimer(int which, struct itimerval *curr_value)

int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value, struct itimerval *old_value)

参数：

which：制定定时方式

自然定时 ITIMER_REAL SIGALRM 计算自然时间

虚拟空间计时(用户空间) ITIMER_VIRTUAL SIGVTALRM 只计算进程占用CPU时间

运行时间计时(用户+内核) ITIMER_PROF ITIMER_PROF 计算占用CPU及执行系统调用的时间

struct itimerval{

struct timeval it_interval; //下一次定时 ，，两次任务间隔

struct timeval it_value; //当前定时值，用来定时时长

};

struct timeval{

time_t tv_sec; //秒数

suseconds_t tv_usec; //微秒数

};

信号集操作函数

信号集设定

sigset_t set； //无符号长整形 typedef unsigned long sigset_t

int sigemptyset(sigset_t *set); 将某个信号请0

int sigfillset(sigset_t *set) 将某个信号集置1

int sigaddset(sigset* set, int signum) 将某个信号加入信号集

int sigdelset(sigset* set, int signum) 将某个信号清除信号集

int sigismember(const sigset_t* set, int signum) 判断某个信号在信号集中

sigprocmask函数

作用：屏蔽信号，解除信号，本质读取或修改进程的信号屏蔽字，严格注意：屏蔽信号：只是将信号处理延后执行，而忽略表示将信号丢弃

头文件

函数原型

int sigprocmask(int how, const sigset_t * set, sigset_t *oldset)

参数;set 传入参数，位图，1表示屏蔽

oldset  传出参数 用来保存旧的信号屏蔽集

how：假设当前信号屏蔽字mask

SIG_BLOCK，set表示需要屏蔽的信号

SIG_BLOCK，set表示需要解除的屏蔽信号

SIG_SETMASK，代替原始屏蔽的新的屏蔽

sigpending函数

作用：读取当前进程的未决信号集

函数原型

int sigpending(sigset_t *set)

参数：set 传出参数

信号捕捉

signal函数

头文件

#include 函数原型

typedef void (*sighandler_t)(int)

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler)

返回值：SIG_ERR 错误

sigaction函数

头文件

#include 函数原型

int sigaction(int signum, const struct sigaction * act, struct sigaction *oldact)

作用：修改信号处理动作

参数

struct sigaction{

void (*sa_handler)(int) //函数名

void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *) //当sg_flags被指定为SA_SIGINFO时，使用该型号处理程序(很少使用)

sigset_t sa_mask //用于 处理函数在被调用时屏蔽生效

int sa_flags //0表示默认属性

void (*sa_restorer)(void) //废弃，已不用

};

信号捕捉特性

1、阻塞的信号不支持排队，产生多次，只记录一次。

竞态条件

pause函数

作用：调用该函数可以使进程主动挂起，等待信号唤醒

头文件

#include 函数原型

int pause(void)

返回值：

1、如果信号的默认处理动作是终止进程，则进程终止，pause函数没有机会返回

2、如果信号的默认处理是忽略，进程继续挂起，pause函数不返回

3、如果信号的处理动作是捕捉，则调用完信号处理函数之后，pause函数返回-1

4、pause收到的信号不能被屏蔽，如果被屏蔽就不能唤醒

信号传参

发送信号传参

sigqueue函数对应kill函数，但可想指定进程发送信号的同时携带参数。

sigqueue函数

头文件

函数原型

int sigqueue(pid_t pid, int sig, cinst union sigval value);

union sigval{

int sigval_int;

void *sival_ptr;

};

捕捉函数传参

sigaction函数

见信号捕捉函数

当注册信号捕捉函数，不适用sa_handler 而使用 sa_sigaction.

进程组

进程组操作函数

getpgrp函数

获得当前进程组ID

pid_t getpgrp(void)

getpgid函数

获取指定进程的进程组ID

pid_t getpgid(pid_t pid)

setpgid函数

改变进程默认的所属进程组，通常加入一个现有进程组或创建型进程组

int setpgid(pid_t pid， pid_t pgid)

会话

创建会话

创建会话有6点：

1、调用进程不能是进程组租场，新进程变为会长

2、该进程变为新进程组组长

3、需要root权限(Ubuntu不需要)

4、新会话丢弃原有控制终端，该回话没有控制终端

5、该调用进程是组长进程

6、建立会话时，先调用fork，父进程种子，子进程调用setpgid

getsid函数

获得进程的会话ID

pid_t getsid(pid_t pid)

srtsid函数

int setsid()

守护进程

守护进程/精灵进程：Linux后台服务进程，无终端，周期性执行某种任务或等待处理某些发生的条件。

创建守护进程，最关键的是调用setsid函数创建一个新的session，并且成为session leader

创建守护者模型

1、创建子进程，父进程退出，所有工作都脱离了控制终端

2、在子进程中创建新的会话

setsid函数

3、改变当前目录为根目录   chdir函数

防止占用可卸载的文件系统，也可以换成其他路径

4、重设文件权限掩码

umask函数

防止继承的文件创建屏蔽字拒绝某些权限，增加灵活性

5、关闭文件描述符

继承的打开文件不会用到，浪费资源，不关闭 0,1,2   而是重定向  >  /dev/null                      dup2()

6、开始执行守护进程核心

7、守护进程退出处理