Linux进程通信学习笔记

一.为什么需要进程通信
1）数据传输
一个进程需要把它的数据发送给另一个进程。
2）资源共享
多个进程之间共享同样的资源。
3）通知事件
一个进程向另外一个进程发送消息，通知它发生了某事件。
4）进程控制
控制运行、停止等。

二.IPC的由来
1）Unix进程通信
2）SystemV进程通信
3）POSIX（Portable Operating System Interface)进程通信

三.进程通信方式分类
1.管道通信（有名、无名管道）
含义：单向，先进先出的。
分类：无名（父子进程）、有名（任意进程）。

int pipe(int filedis[2]);
filedis[0]读管道；
filedis[1]写管道；

close() 关闭文件描述符。

2）//创建方式举例<以下所有示例linux测试ok>：

#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
     int pipe_fd[2];
     if(pipe(pipe_fd)<0)
     {
     printf("pipe create error\n");
     return -1;
     }
     else
          printf("pipe create success\n");
     close(pipe_fd[0]);
     close(pipe_fd[1]);
}

3）//父子进程之间通信举例
注意：必须fork()前调用pipe(),否则子进程无法继承文件描述符。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
     int pipe_fd[2];
     pid_t pid;
     char buf_r[100];
     char* p_wbuf;
     int r_num;

     memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));

     /*创建管道*/
     if(pipe(pipe_fd)<0)
     {
          printf("pipe create error\n");
          return -1;
     }

     /*创建子进程*/
     if((pid=fork())==0)  //子进程 OR 父进程？
     {
          printf("\n");
          close(pipe_fd[1]);
          sleep(2); /*为什么要睡眠*/
          if((r_num=read(pipe_fd[0],buf_r,100))>0)
          {
               printf(   "%d numbers read from the pipe is %s\n",r_num,buf_r);
          }    
          close(pipe_fd[0]);
          exit(0);
       }
     else if(pid>0)
     {
          close(pipe_fd[0]);
          if(write(pipe_fd[1],"Hello",5)!=-1)
               printf("parent write1 Hello!\n");
          if(write(pipe_fd[1]," Pipe",5)!=-1)
               printf("parent write2 Pipe!\n");
          close(pipe_fd[1]);
          sleep(3);
          waitpid(pid,NULL,0); /*等待子进程结束*/
          exit(0);
     }
     return 0;
}

//3)有名管道
int mkfifo(const char* pathname, mode_t mode)
//读管道数据

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#define FIFO "/tmp/myfifo"

main(int argc,char** argv)
{
     char buf_r[100];
     int  fd;
     int  nread;

     /* 创建管道 */
     if((mkfifo(FIFO,O_CREAT|O_EXCL)<0)&&(errno!=EEXIST))
          printf("cannot create fifoserver\n");

     printf("Preparing for reading bytes...\n");

     memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));

     /* 打开管道 */
     fd=open(FIFO,O_RDONLY|O_NONBLOCK,0);
     if(fd==-1)
     {
          perror("open");
          exit(1);    
     }
     while(1)
     {
          memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));

          if((nread=read(fd,buf_r,100))==-1)
          {
               if(errno==EAGAIN)
                    printf("no data yet\n");
          }
          printf("read %s from FIFO\n",buf_r);
          sleep(1);
     }    
     pause(); /*暂停，等待信号*/
     unlink(FIFO); //删除文件
}

//写管道数据

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#define FIFO_SERVER "/tmp/myfifo"

main(int argc,char** argv)
{
     int fd;
     char w_buf[100];
     int nwrite;

     /*打开管道*/
     fd=open(FIFO_SERVER,O_WRONLY|O_NONBLOCK,0);

     if(argc==1)
     {
          printf("Please send something\n");
          exit(-1);
     }

     strcpy(w_buf,argv[1]);

     /* 向管道写入数据 */
     if((nwrite=write(fd,w_buf,100))==-1)
     {
          if(errno==EAGAIN)
               printf("The FIFO has not been read yet.Please try later\n");
     }
     else
          printf("write %s to the FIFO\n",w_buf);
}

2.信号通信（signal）
//2.1信号介绍
1)产生信号：用户按键，除数为0的异常等。
2）kill函数将信号发送给进程。
3）kill命令将信号发送给进程。
格式如下：kill -s SIGQUIT 进程ID
ctrl +z == SIGSTOP

//2.2信号处理
1）忽略新信号，但 SIGKILL和SIGSTOP不能被忽略。
2）执行用户希望的动作。
3）执行系统默认动作。

2.3发送信号常见函数
1）kill
给自己或者其他进程。

2）raise
只能给自己发信号。

3）alarm
产生SIGALRM信号。
如果不捕获此信号，则默认动作是终止该进程。

4）Pause
调用进程挂起直至捕获到一个信号。

2.4信号的处理方式
1）signal
需要的头文件#include

#include 
#include 
#include 

void my_func(int sign_no)
{
     if(sign_no==SIGINT)
          printf("I have get SIGINT\n");
     else if(sign_no==SIGQUIT)
          printf("I have get SIGQUIT\n");
}
int main()
{
     printf("Waiting for signal SIGINT or SIGQUIT \n ");

     /*注册信号处理函数*/
     signal(SIGINT, my_func);
     signal(SIGQUIT, my_func);

     pause();
     exit(0);
}

[root@localhost pipe]# ./mysignal
Waiting for signal SIGINT or SIGQUIT
I have get SIGQUIT

3.共享内存
共享内存访问快，是被多个进程共享的一块物理内存。
一个进程向里写入数据，共享内存的其他进程都能收到数据。
3.2实现步骤
1）创建共享内存
int shmget(key_t key, …)
2）映射
int shmat(int shmid, char…)
3）解除映射
int shmdt(char* shmaddr)

3.3举例：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define PERM S_IRUSR|S_IWUSR
/* 共享内存 */

int main(int argc,char **argv)
{
     int shmid;
     char *p_addr,*c_addr;

     if(argc!=2)
     {
          fprintf(stderr,"Usage:%s\n\a",argv[0]);
          exit(1);
     }

     /* 创建共享内存 */    
     if((shmid=shmget(IPC_PRIVATE,1024,PERM))==-1)
     {
          fprintf(stderr,"Create Share Memory Error:%s\n\a",strerror(errno));
          exit(1);
     }

     /* 创建子进程 */
     if(fork()) // 父进程写
     {
          p_addr=shmat(shmid,0,0);
          memset(p_addr,'\0',1024);
          strncpy(p_addr,argv[1],1024);
          wait(NULL); // 释放资源,不关心终止状态
          exit(0);
     }
     else       // 子进程读
     {
          sleep(1); // 暂停1秒         
          c_addr=shmat(shmid,0,0);
          printf("Client get %s\n",c_addr);
          exit(0);
     }
} 

4.消息队列
4.1本质
链表，
4.2常用消息队列
1）POSIX消息队列
2）系统V消息队列
随内核持续的，只有内核重启或者删除，该队列才会删除。
4.3常用接口
键值：每个消息队列都有一个键值。
key_t ftok（char* pathname, char proj)

1）创建&打开
msgget(key_t key, int msgflag)
//IPC_CREATE
//IPC_EXEC
//IPC_NOWAIT 不阻塞

2）发送消息
int msgsend(int msqid, struct msgbuf* msgp, int msgsz, int msgflg)
//向消息队列发送一条消息

struct msgbuf
{
long mtype; //消息类型
char mtext[1]; //消息数据的首地址
};

3）接收消息
int msgrcv(int msqid, struct msgbuf* msgp, int msgsz, long msgtype, int msgflg)

举例：`这里写代struct msg_buf
{
int mtype;
char data[255];
};

int main()
{
key_t key;
int msgid;
int ret;
struct msg_buf msgbuf;

    key=ftok("/tmp/2",'a');
    printf("key =[%x]\n",key);
    msgid=msgget(key,IPC_CREAT|0666); /*通过文件对应*/

    if(msgid==-1)
    {
            printf("create error\n");
            return -1;
    }

     //设置消息类型和数据（编号为pid）
    msgbuf.mtype = getpid();
    strcpy(msgbuf.data,"test haha");
    ret=msgsnd(msgid,&msgbuf,sizeof(msgbuf.data),IPC_NOWAIT);
    if(ret==-1)
    {
            printf("send message err\n");
            return -1;
    }

    memset(&msgbuf,0,sizeof(msgbuf));
    ret=msgrcv(msgid,&msgbuf,sizeof(msgbuf.data),getpid(),IPC_NOWAIT);
    if(ret==-1)
    {
            printf("recv message err\n");
            return -1;
    }
    printf("recv msg =[%s]\n",msgbuf.data);

}

5.信号量
5.1主要用途
进程间的互斥和同步，保护临界资源。

5.2分类
1）二值信号量，最大值为1（最多允许一个访问）
2）计数信号量，信号灯的值可以取任意非负值。

5.3操作
1）打开和创建
int semget(key_t key, int nsems, int semflg)

2)操作
int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops)

6.套接字（socket）

小结：
以上知识点目前没有在Linux项目中使用的较少，但必须要有知识储备，以备不时之需。