ch3-3.5费翔林操作系统第四版PPT.ppt

进程通信概念 并发进程之间的交互必须满足两个基本要求：同步和通信。 进程竞争资源时要实施互斥，互斥是一种特殊的同步，实质上需要解决好进程同步问题， 进程同步是一种进程通信，通过修改信号量，进程之间建立起联系，相互协调运行和协同工作。 进程协同工作时，需互相交换信息，可能是少量信息，也可能交换大批数据。 进程之间互相交换信息的工作称为进程通信IPC（InterProcess Communication）。 进程间通信的方式 信号(signal)通信机制 管道(pipeline)通信机制 消息传递(message passing)通信机制 信号量(semaphore)通信机制 共享主存(shared memory)通信机制 进程间通信的方式发展 UNIX发展历史中，ATT的Bell与加大伯克利的BSD是两大主力。 Bell致力于改进传统的进程IPC，形成了SYSTEM Ⅴ IPC机制。 BSD在改进IPC的同时，把网络通信规程(TCP/IP)实现到UNIX内核中，考虑把同一计算机上的进程通信纳入更广的网络范围的进程间通信，这种努力结果出现了socket网络通信机制。 3.5.1 信号通信机制 信号机制又称软中断，一种简单的通信机制，通过发送一个指定信号通知进程某个异常事件发生。 用户、内核和进程都能生成信号请求： 1)用户-用户能通过输入ctrl+c，或终端驱动程序分配给信号控制字符的其他任何键来请求内核产生信号。 2)内核-当进程执行出错时，内核检测到事件并给进程发送信号，例如，非法段存取、浮点数溢出、或非法操作码，内核也利用信号通知进程种种特定事件发生。 3)进程-进程可通过系统调用kill给另一个进程发送信号，一个进程可通过信号与另一个进程通信。 Linux系统信号分类 ?与进程终止相关的信号 ?与进程例外事件相关的信号 ?与进程执行系统调用相关的信号 ?与进程终端交互相关的信号 ?用户进程发信号 ?跟踪进程执行的信号 信号机制的实现(1) 信号有一个产生、传送、捕获和释放的过程 信号屏蔽位blocked 信号发送工作由系统调用kill完成 信号响应使用系统调用sigaction完成 信号的处理过程 信号机制的实现(2) 3.5.2 管道通信机制(1) 管道(pipeline)是连接读写进程的一个特殊文件，允许进程按先进先出方式传送数据,也能使进程同步执行操作。 发送进程以字符流形式把大量数据送入管道，接收进程从管道中接收数据，所以叫管道通信。 管道的实质是一个共享文件，基本上可借助于文件系统的机制实现，包括（管道）文件的创建、打开、关闭和读写。 共享文件通信机制(2) 读写进程相互协调，必须做到： ? 进程对通信机构的使用应该互斥，一个进程正在使用某个管道写入或读出数据时，另一个进程就必须等待。 (write阻塞、read阻塞) ? 发送者和接收者双方必须能够知道对方是否存在，如果对方已经不存在，就没有必要再发送信息。 共享文件通信机制(3) 父子进程通过管道传送信息 兄弟进程通过管道传送信息 3.5.3 共享主存通信机制 与共享存储有关的系统调用 ? ??shmget(key,size,permflags) ? ??shmat(shm-id,daddr,shmflags) ? ??shmdt(memptr) ? ? shmctl(shm-id,command,shm-stat) 3.5.4消息传递(1) 什么是消息传递（message passing）? 消息和消息传递机制 基本的消息传递原语send ，receive 消息传递(2) ? 采用消息传递机制后，一个正在执行的进程可在任何时刻向另一个正在执行的进程发送消息；一个正在执行的进程也可在任何时刻向正在执行的另一个进程请求消息。 ? 一个进程在某一时刻的执行依赖于另一进程的消息或等待其他进程对发出消息的回答，那么，消息传递机制紧密地与进程的阻塞和释放相联系。消息传递就进一步扩充了并发进程间对数据的共享，提供了进程同步的能力。 直接通信 发送或接收消息的进程必须指出信件发给谁或从谁那里接收消息 原语send（P，消息）：把一个消息发送给进程P 原语receive（Q，消息）：从进程Q接收一个消息 间接通信 ?原语send（A，信件）：把一封信件（消息）传送到信箱A ?原语receive（A，信件）：从信箱A接收一封信件（消息） 信箱是存放信件的存储区域，每个信箱可分成信箱特征和信箱体两部分。 信箱特征指出信箱容量、信件格式、指针等；信箱体用来存放信件 间接通信的实现(1) 发送信件： 如果指定信箱未满，则将信件送入信箱中由