第十章 进程间通信.ppt

LOGO 第十章进程间通信 嵌入式 进程间通信IPC(InterProcess Communication)是一种进程之间交换信息的一种技术，IPC表示各种进程通信方式的统称 IPC的类型有管道、消息队列、信号量、共享存储、网络等 并不是所有的系统都支持所 有的进程间通信方式 进程间通信的概念 半双工管道简称管道，它是UNIX IPC的最老形式，是所有的UNIX系统都支持的IPC 管道有两种限制，一是半双工，数据只能在一个方向上流动，二是它们只能在具有共同祖先的进程间使用。 流管道没有第一种限制，FIFO和命名管道没有第二种限制 管道的创建 管道 在单进程中使用管道没有意义，管道通常使用在父子进程间进行通信 fork函数的子进程继承父进程打开的文件描述符，包括管道，在父子进程中各关闭管道的一端就能建立起一条父子进程的通道 父子进程关闭的管道端决定了通道的方向 管道的通信 对管道的读写操作与文件IO相同接口 当读一个写端已被关闭的管道时，在所有数据都被读取后，read返回0，表示达到文件结束，而不返回EOF，因为写端的进程未终止 当写一个读端已被关闭的管道时，则产生信号SIGPIPE，如果忽略或捕捉该信号，则write函数出错返回，errno置为EPIPE 写管道有最大 缓冲，超过时有可能在多进程写时发生数据穿插 管道的通信规则 因为常见的操作是创建一个连接到另一个进程的管道，然后读其输入或向其发送输入，所以标准IO提供一组函数实现此功能，它创建一个管道，fork一个进程，关闭管道的不使用端，exec一个shell执行命令，最后等待命令终止 popen/pclose函数 UNIX过滤程序从标准输入读取数据，对其进行适当处理后写到标准输出。 当同一个程序产生某个过滤程序的输入，同时又读取该过滤程序的输出是，则该过滤程序就成为协同进程 popen函数提供了连接到另一个进程的标准输入或输出的单行管道，而对于协同进程，它有连接到另一个进程的2为何单行管道，一个输入一个输出，先将要处理的数据写到输入，经过处理后再从输出读 协同进程 FIFO又称命名管道。不相关的进程也能通过命名管道来交换数据 FIFO管道的创建 非阻塞标志对管道的影响 类似普通管道，若写一个尚无进程为读打开的FIFO，产生信号SIGPIPE。 一个给定的FIFO可以有多个写进程，参数PIPE_BUF说明了原子写的最大数据量。 若某个FIFO的最后一个写进程关闭了该FIFO，则为读该FIFO的进程产生一个EOF FIFO FIFO由shell命令使用以将数据从一条管道线传送到另一条，无需为此而创建中间临时文件 FIFO用于客户机-服务器应用程序中，以在客户机和服务器之间传递数据 FIFO的用途 消息队列、信号量和共享存储是三种系统V的IPC，有许多相似之处 三种IPC都使用一个非负的整数标示符引用 创建时需要指定一个关键字，类型为key_t，内核将关键字转为标示符返回 使用IPC_PRIVATE表示创建一个新的私有IPC结构，也可以在标志位中设置IPC_CREAT来创建一个新的共有IPC结构 可以通过ftok函数指定2个参数来创建一个关键字 消息队列、信号量和共享存储 当创建IPC时，系统为每个IPC设置一个ipc_perm结构，该结构规定了IPC的许可权和所有者 可以通过相应函数修改IPC的所有者和访问权限 和普通文件一样，IPC有三组访问权限，每组访问权限都只有读和写，没有执行权限 许可权结构 IPC结构在系统范围内起作用，没有范围计数，即创建一个IPC并添加消息后终止，该消息仍然存在，而对于管道、FIFO，进程终止后就删除管道和管道内的数据 IPC没有名字，无法在文件系统中索引它们，因此不能使用文件IO来操作，而必须使用专门的系统调用函数来操作 限制 消息队列克服了早期UNIX IPC的缺点，例如信号能够传输的信息量有限，而管道/命名管道只能传输无格式的字节流，并且受缓冲区大小限制 消息队列是一个消息的链表，消息相当于记录，具有特定的格式和优先级，对消息队列有写权限的进程可以按照一定的规则添加新消息，对消息队列有读权限的进程可以从消息队列中读消息 消息队列 消息队列的创建，每个消息队列都有一个msqid_ds结构与其相关，该结构规定了队列的当前状态 对消息队列执行操作，该功能操作类似ioctl函数 添加消息 获取消息 消息队列 信号量与管道和消息队列不同，它是一个计数器，用于多线程对共享数据对象的存取 1.测试控制该资源的信号量2.若值为正，则进程可以使用该资源，并将信号量减1。3若信号量值为0，则进程进入休眠直至信号量值大于0，该进程被唤醒后返回步骤1 当进程不再使用该信号量控制的共享资源时，该信号量加1，如果有进程在休眠等待此信号量则唤醒它们