經典技巧之Linux進程間通信

這篇文章為大家帶來了關於linux進程間通訊的相關知識，其中包括管道、匿名管道、共享記憶體等相關問題，希望對大家有幫助。

·進程間通訊：#作業系統為系統提供的實作進程間通訊的方式

    進程之間是無法直接溝通的，因為每個進程都有獨立的虛擬位址空間，存取的都是自己的虛擬位址，因此進程具有獨立性，無法直接通訊

    根據通訊場景的不同，因此提供了多種不同的通訊方式

    進程間通訊方式種類：管道、共享記憶體、訊息佇列、訊號量

##·管道

    特性：半雙工通訊--可以選擇方向的單向通訊

    本質：在核心中開啟一塊緩衝區（核心空間中的一塊記憶體）

    原理：多個進程透過存取同一塊核心中的緩衝區實現通訊（複製緩衝區的操作句柄）

    分類：匿名管道：緩衝區沒有標識符，只能用於具有親緣關係的進程間通訊

        命名管道：緩衝區具有標識符，可用於同一主機上任意的進程間通訊

    linux下一切皆檔案--所有東西都是當做檔案同樣進行操作（包括管道），透過IO操作完成對管道的存取

·匿名管道

   

    回傳值：成功回傳0；失敗回傳-1

    功能：只能用於具有親緣關係的進程間通訊

        匿名管道沒有識別符，無法被其他行程找到，只能透過子行程複製父行程的方式取得到操作句柄實現通訊

   

讀寫特性：若管道中沒有數據，read會阻塞

        若管道中數據滿了，write會阻塞

        所有的管道的讀端關閉，則繼續write則會觸發異常，導致進程崩潰退出

        所有的管道的寫端被關閉，則繼續read則會讀取完資料後回傳0，不再阻塞

    註：管道是半雙工通信，在通訊時，一旦選定了 方向，應將不使用的那一端關閉。

·

命名管道：

#本質是核心中的一塊緩衝區，具有標識符，可以被其他進程找到，因此可用於同一主機上的任意進程間通訊

    命名管道的識別碼就是一個可見於檔案系統的管道類型檔案

    多個進程透過開啟同一個管道文件，存取同一塊核心中的緩衝區實現通訊

    指令操作：mkfifo  filename 建立一個命名管道檔案

    函數操作：int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode) ;

        pathname：檔案名稱；mode：建立權限

        回傳值：成功回傳0；失敗回傳-1

##‧總結：

#‧總結：

管道的本質：核心空間中的一塊緩衝區

     原理：多個進程透過存取同一塊緩衝區來實現資料傳輸

     分類：匿名管道、命名管道 ## ####           匿名管道：僅用於具有親緣關係的進程間通訊######           命名管道：可用於同一主機上任意進程間通訊## --可選擇方向的單向通訊######        提供位元組串流服務：有序的、可靠的、基於連接的一種串流######        以連線為基礎：所有讀取端關閉則write異常；所有寫端關閉則read返回0######        ②自帶同步與互斥：######            同步：透過相同時間進程對臨界資源的唯一存取實現存取安全作業代碼####################################################################################################################################################################################################################' ####            互斥：透過一些條件判斷讓進程對臨界資源的存取更合理有序###

            互斥的體現：對管道進行寫入操作的大小不超過PIPE_BUF-4096大小，則保證操作的原子性

      則write阻塞

        ③生命週期隨進程：不人為幹預情況下，所有開啟管道的進程退出後，管道緩衝區被釋放

·共享記憶體： 用於實現進程間的資料共享

    本質：一塊實體記憶體

    原理：開啟一塊實體記憶體空間，多個行程將同一塊對應到自己的虛擬位址空間，透過虛擬位址直接進行訪問，進而實現資料共享

    功能：最快的進程間通訊方式，生命週期隨核心

        共享記憶體透過虛擬位址直接存取實體內存，實現資料共享，相對於其他方式需要將數據拷貝到內核，使用時拷貝到用戶態，少了兩次資料拷貝操作

    注意事項：對共享記憶體的操作需要注意安全性問題

    作業流程：

        ①建立或開啟共享記憶體

        ②將共享記憶體映射到進程的虛擬位址空間

        ③透過已對應的虛擬位址進行各種記憶體運算

       ④ 關聯對應關係式關聯式原則

##       

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

            key：識別碼（多個行程透過相同的記憶體識別碼開啟同一塊共享記憶體識別碼size：建立時開啟的空間大小（以記憶體頁為單位）

            shmflg：開啟方式 建立權限--IPC_CREAT|IPC_EXCL|0664

 --操作句柄；失敗回傳-1

       

void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

##            shmid：shmget回傳的操作句柄

o

#            shmflg：映射成功後的存取方式；SHM_RDONLY-唯讀；0-讀寫

            返回值：成功回傳後的首地址返回表示

       

int shmdt(const void *shmaddr);

            shmaddr);

            shmaddr：對應後的首位址          #  回傳值：

0; #       

int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

            shmid：shmget回傳的操作句柄

## 為被銷毀            buf：對於IPC_RMID，成功回傳0，失敗發送回-1

·訊息佇列

##·訊息佇列

#·訊息佇列

#本質：核心中的一個優先權佇列，多個行程透過存取同一個佇列，為佇列中新增或取得節點而實現行程間的資料區塊傳輸

    特性：自帶同步與互斥，生命週期隨核心

#########·信號量############    本質：核心中的一個計數器pcb等待佇列#####    作用：用於實現進程間的同步與互斥，協調進程對臨界資源的存取######    P操作：計數器-1，判斷若計數小於0則阻塞進程######    V操作：計數器1，喚醒一個阻塞的進程######    透過自身的計數器對資源進行計數，透過計數判斷進程對資源的取得是否合理，不合理則阻塞。等待產生一個資源之後，喚醒阻塞的程序######    同步的實現：透過計數器對資源進行計數，在獲取資源之前進行P操作######    互斥的實現：計數器為1，表示資源只有一個，在進程存取資源之前進行P操作，存取完畢後進行V操作###

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