前言:在linux/unix中支持多种进程间通信(IPC)的方式,主要包括:信号、信号量、消息队列和共享内存,管道(包括无名管道和FIFO)也是进程间通信的方式。
·2,2信号的捕获和处理:
#inlucde //参见POSIX.1中定义
相关函数:
sigaction(int signo, const struct sigaction *act, struct sigaction *oact); //设置信号处理器
struct sigaction{
void (*sa_handler)();
sigset_t sa_mask;
int sa_flags;
};
(1) 信号处理器函数指针 (2)进程屏蔽的信号集合 (3)信号处理器的标志(查阅手册)
int sigemptyset(sigset-t *set); //信号集合清空
int sigfillset(sigset_t *set); //设置包含所有信号的全集
int sigaddset(sigset_t *set, int signo); //把一个信号加入信号集合
int sigdelset(sigset_t *set, int signo); //把一个信号从集合里删除
int sigismember(const sigset_t *set, int signo); //判断信号是否包含在给定集合中
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oset); //设置进程中断屏蔽码
how = [SIG_BLOCK, SIG_UNBLOCK, SIG_SETMASK], *oset对设置前屏蔽码做备份
使用信号处理器基本方法:
1. 编写信号处理函数handler_sigproc();
//信号处理函数执行完毕的最后,记得要清堵塞的信号
//sigaddset(&blockmask, SIGINT); //信号处理器缺省堵塞的信号
//sigaddset(&blockmask, SIGTERM); //信号处理器处理的信号
//sigprocmask(SIG_BLOCK, &blockmask, NULL); //清堵塞信号
2. 设置信号处理器struct action act;
act.sa_handler = handler_sigproc;
sigemptyset(act.sa_mask);
sigaddset(&act.sa_mask, SIGTERM); //信号处理器执行期间堵塞相应的信号
sigaction(SIGTERM, &act, NULL);//将(kill产生)终止信号加入act信号处理器
快系统调用、慢系统调用都可能被信号打断,POSIX.1把被中断的系统调用返回-1,errno设置为EINTER,只要不是“原子操作”都可能被打断,注意对这类问题的容错处理:
ret = read(fd, buf, 255);
if (ret == -1 && errno == EINTER) //如果 (系统调用是由中断引起的执行失败) 则……
·2.3 信号量
有名信号量是全局,只要知道它的名字就可以使用它;
无名信号量是局部,只能通过继承才能使用它;
相关函数:
头文件:, ,
int semget(key_t key, int nsems, int semflg); //创建或取得一个信号量组
int semctl(int sem_id, int semnum, int cmd); //信号量控制函数(取值/删除/设置等)
int semop(int semid, struct sembuf *sops, int nsops); //信号量操作函数
(1) 信号量组ID (2)进行怎样操作(3)操作次数
struct sembuf{
short sem_num; //对信号量组第sem_num个进行操作
short sem_op; //对信号量sem_value执行 -1是P操作,+1是V操作
short sem_flg; //通常取0,如果使用SEM_UNDO退出进程后,信号量值变为0
};
使用信号量基本流程:
1. sem_id = semget(SEM_KEY,0,0); //SEM_KEY自定义,要确保唯一性
2. if (sem_id != -1) //如果信号量组不存在
sem_id = semget(SEM_KEY, SEM_NUM, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666)
...//创建资源为SEM_NUM个的一个信号量组,权限为0666(可读写)
else 初始化信号量组的信号量资源个数
3实现P和V操作函数:
void P(int sem_num, int sem_id)//对信号量组sem_id的第sem_num个信号量操作
{
struct sembuf sem[1];
sem[0].sem_num=sem_num; sem[0].sem_op = -1; sem[0].sem_flg = 0;
if (semop(sem_id, sem, 1) == -1) //... 执行一次P操作,V操作类似
}
4 semctl(sem_id, sem_index, IPC_RMID); //手动删除信号量组
//注意“信号量组”和“信号量值”的区别!
·2.4 消息队列
#include
int msgget(key_t key, int msgflg)); //创建或取得消息队列的ID,和信号量组类似
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
int msgsnd(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, int msgflg));
int msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long int msgtyp, int msgflg)); //接收消息
//msgtyp=0:返回第一个消息 >0:返回第一个值=msgtyp的消息 <0:返回第一个值<=-msgtyp
消息队列使用基本原理:
子进程child发送首次登记的标志FLAG(msgtyp>0)和child进程号到服务器进程server注册,在server段使用msgrcv(Q_MSG_KEY, &recv_buf, sizeof(Message)-sizeof(long), FLAG, 0)接收,Message正文不包括消息头的标志。然后server端发送server进程号,接收消息标志为子进程号的Message到子进程表示接收到先前消息。
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Message send_msg; //首次登记并提交本进程的ID
send_msg.m_type = FLAG;
send_msg.process_id = getpid();
send_len = sizeof(long)+sizeof(int);
ret = msgsnd(msq_key, &send_msg, send_len, 0);
Message recv_msg, reply_msg;
//接收标志为FLAG的消息
ret = msgrcv(msq_key, &recv_msg, sizeof(Message)-sizeof(long), getpid(),FLAG,0);
reply_msg.m_type = recv_msg.process_id; //向子进程发送反馈消息
reply_msg.process_id = getpid() //告诉子进程服务端server进程号,准备建立交互
消息队列通过消息标志(即进程号)进行通信,如果客户/服务端进程有任何一方退出,则可能会出现消息丢失。即把退出一方的进程号作为标志的消息不会被任何进程接收,因为其他的进程号和消息标志不匹配。
·2.5 共享内存
共享内存就是多个进程共享一端物理内存空间,通过把一段物理内存地址映射不同的虚空间来实现,而消息队列是把数据从应用缓冲区到核心缓冲区往返复制。因此共享内存的通信使用效率比消息队列高,但存在复杂的同步互斥关系。
函数:
int shmget((key_t key, int size, int shmflg)); //创建或取得一块共享内存
int shmctl((int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf)); //共享内存操作
void *shmat((int shmid, const void *shmaddr, int shmflg)); //获取共享内存的指针
int shmdt((const void *shmaddr)); //将共享内存块从进程中分离/删除
·小结:
消息队列可以进行多路复用,进程间同步不需要复杂的同步互斥。数据以流的方式传递,
各消息都是独立且可以区分的。信息的具体语义需要收发两端的进程自己去定义和解释。消
息队列的缺点是需要进行两次数据复制,从用户空间到核心,在从核心到用户空间。
共享内存不需要多次拷贝,在数据量大的进程间同步中,用共享内存方式可以提高效率,
但是会需要复杂的进程间同步互斥控制。