进程间通信（IPC）

      

进程间通信（IPC）

进程的地址空间相互独立的，因此进程间交互数据必须采用专门的通信机制。

Linux进程间通信有以下几种方式：

管道(pipe)，有名管道(named pipe),信号量(semophore)，消息队列(message queue)，信号(signal)，共享内存(shared memory)，套接字(socket).

1.管道

定义：一种两个进程间单向的机制，传递数据具有单向性，又称半双工管道(可以通过建立两个管道实现全双工通信)。

特点：管道只能用于具有亲缘关系的两个进程间通信，管道没有名字，并且管道传递的是一种无格式的字节流。管道是一种存在于内存的特殊的文件，当创建管道时，系统分配一个页面作为数据缓冲区，进行管道通信的两个进程，读取这个页面进行通信。

1>管道

函数： int pipe(int fd[2])

管道两端分别可用管道读端(fd[0])和管道写端fd[1]表示。

创建方法：

先调用pipe（）函数建立一个管道，再调用fork()函数创建进程，然后父进程关闭管道读端，只执行)(write)写操作;子进程关闭管道写端,只进行读操作(read)，也可调换顺序。进行进程间通信时，子进程和父进程共享同一文件描述符。

注意：当子进程调用exec执行另一程序时，这时，可以将子进程的文件描述符重定向到标准输入（通过调用dup()或dup2()实现），即新程序从标准输入获取数据时，实际相当于从父进程获取数据。

2>有名管道（FIFO）

定义：有名管道是一个设备文件，且有名管道在实际磁盘中以FIFO的文件格式存在。因此调用有名管道时必须先调用open()函数使其打开。

特点：不必拘泥于具有亲缘关系的管道才可进行通信。

创建有名管道有两种方法：

1.在 shell 下交互的建立有名管道(mknod,mkfifo);

int mknod(const char *path,mode_t, mod,dev_t dev);

int mkfifo(const char *path,mode_t mod);

path为创建有名管道路径,mod为创建模式，dev设备值（进一步证明有名管道是个设备文件

2.程序中使用系统函数建立.

Eg:

mkfifo(“tmp/fifo”,S_IFIFO | 0660);

注意 ：

创建有名管道时如果使用O_RDWR打开不会阻塞，若使用O_RDONLY 或O_WRONLY方式打开有名管道会阻塞，直到有写方或读方打开管道。

3>消息队列

定义：是一个存放在内核中的消息链表，每个消息队列由消息队列标识符标识。

特点：消息队列存放在内核中，要删除一个消息队列只能通过显示的删除和内核重启（系统重启）进行。

首先介绍几个数据结构：

１.消息缓冲结构

struct msgbuf{

long mtype; //消息类型

char mtext[1]; //消息内容(可自定义为 struct student stu)

};

２.ｍｓｑｉｄ＿ｄｓ内核数据结构

struct msqid_ds
{
struct msqid_ds {
struct ipc_perm msg_perm;//一个ipc_perm数据结构，保存存取权限，队列用户ID组ID

struct msg *msg_first; /* 指向队列中的第一条消息*/
struct msg *msg_last; /* 指向队列中最后一条消息 */
__kernel_time_t msg_stime; /* 向队列发送最后一条消息得时间*/
__kernel_time_t msg_rtime; /* 向消息队列取最后一条队列的时间*/
__kernel_time_t msg_ctime; /* 最后一次更改消息队列的时间*/
unsigned long msg_lcbytes; /* 32位再利用域*/
unsigned long msg_lqbytes; /* 同上*/
unsigned short msg_cbytes; /* 消息队列中所有消息占得字节数*/
unsigned short msg_qnum; /* 队列中消息得数目 */
unsigned short msg_qbytes; /* 队列的最大字节数*/
__kernel_ipc_pid_t msg_lspid; /* 向队列发送最后一条消息得进程ID */
__kernel_ipc_pid_t msg_lrpid; /* 向消息队列读取最后一条信息的进程ID*/
};

3.ipc_perm内核数据结构

struct ipc_perm {
    key_t key;            /* 创建消息队列用到的键值key*/
    uid_t uid;            /* 消息队列的用户ID*/
    gid_t gid;            /* 消息队列的组ID */
    uid_t cuid;           /* 创建消息队列的进程用户ID*/
    gid_t cgid;           /* 创建消息队列的进程组ID*/
    unsigned short mode;  /* 权限*/
    unsigned short seq;   /* 序列号 */
};

一。应用：

1.获取键值

key_t ftok(const char *pathname,int proj_id);

pathname 路径(存在且有权访问) proj_id 1-255

2.创建消息队列

int msgget(key_t key,int msgflg)

key 为获取的键值 msgflg为标志参数，取值为IPC_CREAT（消息队列存在则返回描述符，不存在则新建） IPC_EXCL（对应消息队列描述符存在则出错，和第一个参数配合使用，单独无效）

3.写消息队列

int msgsnd(int msqid,strcuct msgbuf *msgp,size_t msgsz,int magflg);

4.读消息队列

int msgrcv(int msqid,struct msgbuf *msgp,size_t msgsz,long int msgtyp,int msgflg);

二.获取设置消息队列属性

int msgctl(int msqid,int cmd,struct msqid_ds *buf);

通过msgctl函数用户可以获取或设置消息队列的属性。

参考书籍《linux c编程实战》