13.5進程間通信

(IPC,INTER-PROCESSCOMMUNICATION)3.5.1進程間通信的類型3.5.2信號(signal)3.5.3共享存儲區(qū)(sharedmemory)3.5.4管道(pipe)3.5.5消息(message)3.5.6套接字(socket)23.5.1進程間通信的類型低級通信：只能傳遞狀態(tài)和整數(shù)值（控制信息），包括進程互斥和同步所采用的信號量和管程機制。優(yōu)點的速度快。缺點是：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行多次通信。編程復(fù)雜：用戶直接實現(xiàn)通信的細節(jié)，編程復(fù)雜，容易出錯。高級通信：能夠傳送任意數(shù)量的數(shù)據(jù)，包括三類：共享存儲區(qū)、管道、消息。返回1.低級通信和高級通信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，指定接收方的地址或標識，也可以指定多個接收方或廣播式地址；在接收時，允許接收來自任意發(fā)送方的消息，并在讀出消息的同時獲取發(fā)送方的地址。間接通信：借助于收發(fā)雙方進程之外的共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為通信中轉(zhuǎn)，如消息隊列。通常收方和發(fā)方的數(shù)目可以是任意的。43.高級通信的特征通信鏈路(communicationlink)：點對點/多點/廣播單向/雙向有容量（鏈路帶緩沖區(qū)）/無容量（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，在接收時不被保留，沒有格式；報文(datagram/message)：各次發(fā)送之間的分界，在接收時被保留，通常有格式（如表示類型），定長/不定長報文，可靠報文/不可靠報文。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（失敗時立即返回）接收阻塞（直到有數(shù)據(jù)可讀）和不阻塞（無數(shù)據(jù)時立即返回）由事件驅(qū)動收發(fā)：在允許發(fā)送或有數(shù)據(jù)可讀時，才做發(fā)送和接收操作53.5.2信號(signal)3.5.2.1UNIX信號3.5.2.2WindowsNT信號返回信號相當于給進程的“軟件”中斷；進程可發(fā)送信號，指定信號處理例程；它是單向和異步的。63.5.2.1UNIX信號一個進程向另一個進程或進程組（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、浮點運算錯、訪問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。1.信號類型72.對信號的處理進程可以設(shè)置信號處理例程（signal系統(tǒng)調(diào)用），在接收到信號時就被調(diào)用，稱為"捕獲"該信號。信號處理例程的參數(shù)是接收到信號的編號。進程也可以忽略指定的信號(SIG_IGN)。只有SIGKILL信號（無條件終止進程）和SIGSTOP（使進程暫停）不能被忽略。在庫函數(shù)system()的實現(xiàn)中，通過fork和exec加載新程序之后，在父進程中對SIGINT和SIGQUIT都要忽略，然后wait直到子進程終止，才恢復(fù)對SIGINT和SIGQUIT的原有處理例程。進程創(chuàng)建后為信號設(shè)立了默認處理例程(SIG_DFL)，如：終止并留映象文件(core)83.5.3共享存儲區(qū)(sharedmemory)創(chuàng)建或打開共享存儲區(qū)(shmget)：依據(jù)用戶給出的整數(shù)值key，創(chuàng)建新區(qū)或打開現(xiàn)有區(qū)，返回一個共享存儲區(qū)ID。連接共享存儲區(qū)(shmat)：連接共享存儲區(qū)到本進程的地址空間，可以指定虛擬地址或由系統(tǒng)分配，返回共享存儲區(qū)首地址。父進程已連接的共享存儲區(qū)可被fork創(chuàng)建的子進程繼承。拆除共享存儲區(qū)連接(shmdt)：拆除共享存儲區(qū)與本進程地址空間的連接。共享存儲區(qū)控制(shmctl)：對共享存儲區(qū)進行控制。如：共享存儲區(qū)的刪除需要顯式調(diào)用shmctl(shmid,IPC_RMID,0)；相當于內(nèi)存，可以任意讀寫和使用任意數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（當然，對指針要注意），需要進程互斥和同步的輔助來確保數(shù)據(jù)一致性1.UNIX的共享存儲區(qū)93.5.4管道(pipe)管道是一條在進程間以字節(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）來實現(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pipe系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建無名管道，得到兩個文件描述符，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；通過系統(tǒng)調(diào)用write和read進行管道的寫和讀；進程間雙向通信，通常需要兩個管道；只適用于父子進程之間或父進程安排的各個子進程之間；UNIX中的命名管道，可通過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管道通信實例用C語言編寫一個程序，建立一個pipe，同時父進程生成一個子進程，子進程向pipe中寫入一字符串，父進程從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/*父進程返回*/{wait(0);read(fd[0],s,30);/*父進程讀管道字符*/printf(“%s”,s);}}133.5.5消息(message)與窗口系統(tǒng)中的“消息”不同。通常是不定長數(shù)據(jù)塊。消息的發(fā)送不需要接收方準備好，隨時可發(fā)送。14UNIX消息消息隊列(messagequeue)：每個message不定長，由類型(type)和正文(text)組成UNIX消息隊列API：msgget依據(jù)用戶給出的整數(shù)值key，創(chuàng)建新消息隊列或打開現(xiàn)有消息隊列，返回一個消息隊列ID；msgsnd發(fā)送消息；msgrcv接收消息，可以指定消息類型；沒有消息時，返回-1；msgctl對消息隊列進行控制，如刪除消息隊列；通過指定多種消息類型，可以在一個消息隊列中建立多個虛擬信道注意：消息隊列不隨創(chuàng)建它的進程的終止而自動撤銷，必須用msgctl(msgqid,IPC_RMID,0)。另外，msgget獲得消息隊列ID之后，fork創(chuàng)建子進程，在子進程中能否繼承該消息隊列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（一對一）或報文（多對一，一對多）；主要用于網(wǎng)絡(luò)通信；支持client-server模式和peer-to-peer模