15.1 引言

*進(jìn)程之間交換信息的方法可以經(jīng)由fork或exec傳送打開文件，或者通過文件系統(tǒng)

*進(jìn)程之間相互通信的其他技術(shù)——IPC(InterProcess Communication)包括半雙工管道、FIFO、全雙工管道、命名全雙工管道、消息隊(duì)列、信號量、共享存儲、套接字、STREAMS

15.2 管道

*管道有兩種局限性：(1)歷史上，它們是半雙工的（即數(shù)據(jù)只能在一個(gè)方向上流動）(2)它們只能在具有公共祖先的進(jìn)程之間使用

*每當(dāng)你在管道線中鍵入一個(gè)由shell執(zhí)行的命名序列時(shí)，shell為每一條命令單獨(dú)創(chuàng)建一進(jìn)程，然后將前一條命令進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸出用管道與后一條命令的標(biāo)準(zhǔn)輸入相連接

*管道是由調(diào)用pipe函數(shù)而創(chuàng)建的

15.3 popen和pclose函數(shù)

*常見的操作是創(chuàng)建一個(gè)管道連接到另一個(gè)進(jìn)程，然后讀其輸出或向其輸入端發(fā)送數(shù)據(jù)。為此，標(biāo)準(zhǔn)I/O庫提供了兩個(gè)函數(shù)popen和pclose。這兩個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)的操作是：創(chuàng)建一個(gè)管道，調(diào)用fork產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)程，關(guān)閉管道的不使用端，執(zhí)行一個(gè)shell以運(yùn)行命令，然后等待命令終止

15.4 協(xié)同進(jìn)程

*UNIX系統(tǒng)過濾程序從標(biāo)準(zhǔn)輸入讀取數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行適當(dāng)處理后寫到標(biāo)準(zhǔn)輸出。幾個(gè)過濾程序通常在shell管道命令行中線性的連接。當(dāng)一個(gè)程序產(chǎn)生某個(gè)過濾程序的輸入，同時(shí)又讀取該過濾程序的輸出時(shí)，則該過濾程序就稱為協(xié)同進(jìn)程(coprocess)

*標(biāo)準(zhǔn)I/O的緩沖機(jī)制問題的解決方法是使被調(diào)用的協(xié)同進(jìn)程（在本例中是awk）認(rèn)為它的標(biāo)準(zhǔn)輸入和輸出都被連接到一個(gè)終端

15.5 FIFO

*FIFO有時(shí)被稱為命名管道。管道只能由相關(guān)進(jìn)程使用，這些相關(guān)進(jìn)程的共同的祖先進(jìn)程創(chuàng)建了管道。（一個(gè)例外是已裝配的基于STREAMS的管道）。但是，通過FIFO，不相關(guān)的進(jìn)程也能交換數(shù)據(jù)。

*FIFO有下面兩種用途：

(1)FIFO由shell命令使用以便將數(shù)據(jù)從一條管道線傳送到另一條，為此無需創(chuàng)建中間臨時(shí)文件

(2)FIFO用于客戶進(jìn)程-服務(wù)器進(jìn)程應(yīng)用程序中，以在客戶進(jìn)程和服務(wù)器進(jìn)程之間傳遞數(shù)據(jù)

15.6 XSI IPC

*有三種IPC我們稱作XSI IPC，即消息隊(duì)列、信號量以及共享存儲器，它們之間有很多相似之處

*每個(gè)內(nèi)核中的IPC結(jié)構(gòu)（消息隊(duì)列、信號量或共享存儲段）都用一個(gè)非負(fù)整數(shù)的標(biāo)識符(identifier)加以引用

*標(biāo)識符是IPC對象的內(nèi)部名。為使多個(gè)合作進(jìn)程能夠在同一IPC對象上會合，需要提供一個(gè)外部名方案。為此使用鍵(key)，每個(gè)IPC對象都與一個(gè)鍵相關(guān)聯(lián)，于是鍵就用作為該對象的外部名

*有多種方法可以使客戶進(jìn)程和服務(wù)器進(jìn)程在同一IPC結(jié)構(gòu)上會合：

(1)服務(wù)器進(jìn)程可以指定鍵IPC_PRIVATE創(chuàng)建一個(gè)新IPC結(jié)構(gòu)，將返回的標(biāo)識符存放在某處（例如一個(gè)文件）以便客戶進(jìn)程取用。鍵IPC_PRIVATE保證服務(wù)器進(jìn)程創(chuàng)建一個(gè)新IPC結(jié)構(gòu)。IPC_PRIVATE鍵也可用于父子進(jìn)程關(guān)系。父進(jìn)程指定IPC_PRIVATE創(chuàng)建一個(gè)新IPC結(jié)構(gòu)，所返回的標(biāo)識符在調(diào)用fork之后可由子進(jìn)程使用。接著，子進(jìn)程又可將此標(biāo)識符作為exec函數(shù)的一個(gè)參數(shù)傳給一個(gè)新程序

(2)在一個(gè)公用頭文件中定義一個(gè)客戶進(jìn)程和服務(wù)器進(jìn)程都認(rèn)可的鍵。然后服務(wù)器進(jìn)程指定此鍵創(chuàng)建一個(gè)新的IPC結(jié)構(gòu)

(3)客戶進(jìn)程和服務(wù)器進(jìn)程認(rèn)同一個(gè)路徑名和項(xiàng)目ID（項(xiàng)目ID是0~255之間的字符值），接著調(diào)用函數(shù)ftok將這兩個(gè)值變換為一個(gè)鍵。然后在方法(2)中使用此鍵。ftok提供的唯一服務(wù)就是由一個(gè)路徑名和項(xiàng)目ID產(chǎn)生一個(gè)鍵

15.7 消息隊(duì)列

*msgget創(chuàng)建一個(gè)新隊(duì)列或打開一個(gè)現(xiàn)存的隊(duì)列。msgsnd將新消息添加到隊(duì)列尾端。每個(gè)消息包含一個(gè)正長整數(shù)類型字段，一個(gè)非負(fù)長度以及實(shí)際數(shù)據(jù)字節(jié)（對應(yīng)于長度），所有這些都在講消息添加到隊(duì)列時(shí)，傳送給msgsnd。msgrcv用于從隊(duì)列中取消息。

*每個(gè)消息由三部分組成，它們是：正長整型類型字段、非負(fù)長度(nbytes)以及實(shí)際數(shù)據(jù)字節(jié)（對應(yīng)于長度）。消息總是放在隊(duì)列尾端

*若消息隊(duì)列已滿（或者是隊(duì)列中的消息總數(shù)等于系統(tǒng)限制值，或隊(duì)列中的字節(jié)總數(shù)等于系統(tǒng)限制值），則指定IPC_NOWAIT使得msgsnd立即出錯(cuò)返回EAGAIN。如果沒有指定IPC_NOWAIT，則進(jìn)程阻塞直到下述情況出現(xiàn)為止：有空間可以容納要發(fā)送的消息；從系統(tǒng)中刪除了此隊(duì)列，或捕捉到一個(gè)信號，并從信號處理程序返回。

15.8 信號量

*信號量(semaphore)與已經(jīng)介紹過的IPC機(jī)構(gòu)（管道、FIFO以及消息隊(duì)列）不同。它是一個(gè)計(jì)數(shù)器，用于多進(jìn)程對共享數(shù)據(jù)對象的訪問

15.9 共享存儲

*共享存儲允許兩個(gè)或更多進(jìn)程共享一給定的存儲區(qū)。因?yàn)閿?shù)據(jù)不需要在客戶進(jìn)程和服務(wù)器進(jìn)程之間復(fù)制，所以這是最快的一種IPC。使用共享存儲時(shí)要掌握的唯一竅門是多個(gè)進(jìn)程之間對一給定存儲區(qū)的同步訪問，若服務(wù)器進(jìn)程正在將數(shù)據(jù)放入共享存儲區(qū)，則它做完這一操作之前，客戶進(jìn)程不應(yīng)當(dāng)去取這些數(shù)據(jù)。通常，信號量被用來實(shí)現(xiàn)對共享存儲訪問的同步。（記錄鎖也可用于這種場合）

*為了獲得一個(gè)共享存儲標(biāo)識符，調(diào)用的第一個(gè)函數(shù)通常是shmget

int shmget(key_t key, size_t size, int flag)

*shmctl函數(shù)對共享存儲段執(zhí)行多種操作

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

*cmd參數(shù)指定下列5種命令中一種，使其在shmid指定的段上執(zhí)行

IPC_STAT

IPC_SET

IPC_RMID 從系統(tǒng)中刪除該共享存儲段

SHM_LOCK 將共享存儲段鎖定在內(nèi)存中

SHM_UNLOCK 解鎖共享存儲段

*一旦創(chuàng)建了一個(gè)共享存儲段，進(jìn)程就可調(diào)用shmat將其連接到它的地址空間中

void *shmat(int shmid, const void *addr, int flag)

共享存儲段連接到調(diào)用進(jìn)程的哪個(gè)地址上與addr參數(shù)以及在flag中是否制定SHM_RND位有關(guān)

(1)如果addr為0，則此段連接到由內(nèi)核選擇的第一個(gè)可用地址上

(2)如果addr非0，并且沒有指定SHM_RND，則此段連接到addr所指定的地址上

(3)如果addr非0，并且指定了SHM_RND，則此段連接到(addr-(addr mod ulus SHMLBA))所表示的地址上。SHM_RND命令的意思是“取整”。SHMLBA的意思是“低邊界地址倍數(shù)”，它總是2的乘方

*shmat的返回值是該段所連接的實(shí)際地址，如果出錯(cuò)則返回-1

*當(dāng)對共享存儲段的操作已經(jīng)結(jié)束時(shí)，則調(diào)用shmdt脫接該段

int shmdt(void *addr)

*很多實(shí)現(xiàn)提供了一種類似于/dev/zero的設(shè)施，稱為匿名存儲映射

15.10 客戶進(jìn)程-服務(wù)器進(jìn)程屬性

*客戶進(jìn)程和服務(wù)器進(jìn)程的某些屬性受到它們之間所使用的IPC類型的影響。最簡單的關(guān)系類型是使客戶調(diào)用fork然后調(diào)用exec執(zhí)行所希望的服務(wù)器進(jìn)程。在fork之前先創(chuàng)建兩個(gè)半雙工管道使數(shù)據(jù)可在兩個(gè)方向傳輸

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轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/james1207/p/3253641.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的APUE读书笔记-第15章-进程间通信的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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