第9单元 进程间通信

int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops); semid：信号量集ID sops：指向在集合上执行操作的结构体数组
struct sembuf{ unsigned short sem_num; /*信号量编号，从0开始*/ short sem_op; /*在信号量上的操作（可以为正、零、负）*/ short sem_flg; /*IPC_NOWAIT 或SEM_UNDO*/ }
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共享内存操作基本过程


创建将被共享的内存空间（确定大小） 各个进程操作
将该空间映射到本进程中 进行正常的读写操作 解除映射

如果需要，删除被共享的内存空间
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创建共享内存shmget

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

父子进程使用管道通信
在fork前创建管道，如父进程的文件描述符为3、4 fork后子进程也继承了父进程的管道3、4 父进程或子进程只需拥有管道的一端
父进程文件描述符 0 1 2 3 4
子进程文件描述符 0 1 2 3 4
P400
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程序15-1
有名管道fifo


单独构成一种独立的文件系统
管道对于管道两端的进程而言，就是一个文件，但它不
是普通的文件，它不属于某种文件系统，而是自立门户， 单独构成一种文件系统，并且只存在于内存中。 发送进程
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字符先进先出
接收进程
创建管道pipe

#include <unistd.h> int pipe(int pfd[2]); 参数：pfd：文件描述符数组，0读1写 返回值：成功返回0，错误返回－1（置errno） 说明： 创建一个管道，这个管道是由pfd[0]，pfd[1]两个文件 描述符表示的一个通信信道，大小65536（2.6.11以 后）。 pdf[1]为写文件描述符，pfd[0]为读文件描述符。 对管道读写用read，write
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shmget举例
int shmid; key_t key=ftok(“/home/key”,1); 创建共享内存 shmid = shmget(key,4096,IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0600); 打开共享内存 shmid = shmget(key,4096,SHM_R |SHM_W);

无名管道只有具有公共祖先的亲缘进程可以使用 ，如父子进程通信。 有名管道有名字，能够获得其名字的进程都可以 使用。 有名管道的名字可以在目录树中找到（其中一种 文件类型），但占用的是内存空间，不拥有磁盘 块。
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mkfifo
#include <sys/stat.h> int mkfifo(const char *path, mode_t perms); 参数：
IPC都有一个键key_t
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信号量（semaphore）


对多个进程访问共享资源进行控制。 实质是一个整数计数器，记录可同时访问共享资源 的单元个数。
当进程要求使用某资源，先对信号量减1 >=0：进程可以用该资源 <0：进程休眠，直至信号量值大于或等于0时被唤醒。 进程对资源访问结束时，信号量值加1 <=0：证明有其他进程等待，唤醒队列第一个进程。

nsops：在se关于struct sembuf

一般情况下：
如果sem_op为负数，申请资源，信号量值减少
如果信号量值足够，则直接使用 如果信号量值不够，且没有指定IPC_NOWAIT，那么 调用进程挂起等待。 如果sem_op是正数，释放资源，信号量值增加 如果sem_op为0，调用进程将挂起到信号量的值也为0。
shmid：共享内存ID cmd：控制命令P428，如果为IPC_RMID则要删除
buf：指向shmid_ds结构体的指针
成功返回0；失败返回-1

删除共享内存举例：
shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL) ;
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消息队列

一系列连续排列的消息，保存在内核中，通过消 息队列的引用标识符访问。 每个消息都包括两部分：类型和正文 任何进程都可以向消息队列中发送指定类型消息 ，其他进程都可以从消息队列中根据类型获取相 应的消息。 消息类型 消息类型 消息类型
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IPC 键
key_t ftok(const char * pathname,int id);

pathname：一个现存文件 id：id值 返回值：成功返回键值；失败返回-1

原理：ftok通过pathname和id组合生成键值，通过路径名 取其stat结构中的st_dev和st_ino，再与id的低8位组合。
semctl举例

设置信号量集中的第1个信号量初值为40
semctl(semid,0,SETVAL,40);
获取信号量的值
semctl(semid,0,GETVAL,0);
删除信号量集
semctl(semid,
0,IPC_RMID,NULL)
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semop——申请和释放

key：共享内存的键值 size：共享内存大小 shmflg表示调用函数的操作类型，也可用于设置共享内
存的访问权限，两者通过or表示。

IPC_CREAT：若内核中没有key对应的共享内存，则创建。 IPC_EXCL ：与IPC_CREAT一起使用，若共享内存已存在， 则创建失败。
成功返回共享内存ID；失败返回-1

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5打开后，读关闭，写错误；写关闭，读返回0
IPC（Inter-Process Communication）


信号量 共享内存 消息队列
分为POSIX和SystemV
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systemV IPC

信号量、共享内存、消息队列
IPC资源只在本机通信中使用，不能跨网络。
，方便合作进程在同一个IPC上 会合，一般通过ftok生成 IPC资源生存期与内核相同，除非用户删除它，否则建 立好的IPC资源一直存在直到系统结束。当系统重启后 ，原先建立的所有IPC资源会全部消失。 可使用ipcs显示状态、ipcrm删除对象。 访问权限：读、写，没有执行。
正文
30
正文
正文
16
semctl——设初值及删除

int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);


semid：信号量集ID semnum：信号量集中信号量的序号 cmd：控制命令，见P425
从系统中删除该信号量集合 返回成员semnum的semval值 设置成员semnum的semval值
Linux系统编程
第9单元 进程间通信
第9单元 进程间通信

9.1管道 9.2 FIFO 9.3信号量 9.4 共享内存 9.5 消息队列
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Linux进程间通信
信号，管道
3
管道


单向传输，如果需要双方通信需建立两个管道 具有公共祖先的进程间使用，而有名管道fifo：无 亲缘关系进程间也可使用
SHM_R/SHM_W 代表所有用户可读/写
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映射shmat与解除映射shmdt

void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg); shmid：共享内存的ID shmaddr：映射地址，一般设为NULL由系统指定进程空 间的地址 shmflg：映射内存的读写方式，SHM_RDLONLY只读， 否则读写。 返回值：shmat成功返回实际映射地址，失败返回-1 int shmdt(const void *shmaddr); shmaddr：映射地址 返回值：shmdt成功时返回0，失败返回-1
IPC_RMID GETVAL SETVAL


第四项是联合，根据控制命令设置不同的类型值 union semun { 返回值：成功返回0；失败返回-1 int val; struct semid_ds *buf; ushort *array; struct seminfo *__buf; }; 17
进程A 共享内存
进程B

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由于数据是由内存直接映射到进程空间，所以速度 快。但涉及同步问题，可用信号量来实现同步。
共享内存与管道的区别

共享内存与管道都是利用内存空间进行进程间通 信。 进程server从一个文件传输到进程client的过程看 两者的区别，管道需要4次复制，共享内存需要2 次复制，速度快。


如果sem_flag设为SEM_UNDO
如果sem_op为负数，sem_op绝对值加到信号量值上。 如果sem_op是正数，信号量值减去sem_op
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semop举例
向第一个信号量申请1个资源，设置不等待 struct sembuf sem_lock = { 0, -1, IPC_NOWAIT }; semop(semid, &sem_lock, 1);
返回值：成功返回信号量集ID；失败返回-1，并设置
errno
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创建信号量集举例
int semid; key_t key=ftok(“/home/key”,1); semid=semget(key,1,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666); semid=semget(key,1,IPC_CREAT|0666); //创建1个信号量集 //0666代表任何人都可以读和更改信号量 semid=semget(key,0,0); //打开信号量集