106Linux操作系统SYSV进程间通信.pptx
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linux程序设计课件 第7章-进程间的通信
第7章 进程间的通信
本章重点
1. 进程通信中信号的概念及信号处理。 2. 进程间的管道通信编程。 3. 进程间的内存共享编程。 4. 进程间队列通信编程。
2
进程之间要交换数据必须通过内核，在内核中开辟一块缓冲区， P1进程把数据从用户空间拷到内核缓冲区，P2进程再从内核缓冲区把 数据读走，如图7.1所示。内核提供的这种机制称为进程间通信（IPC， InterProcess Communication）。
例7.2 下列程序应用函数alarm(10)在运行10秒后发送信号 SIGALARM，程序接收到SIGALARM信号就被终止。
7-2源程序
[root@localhost root]# ./7-2
正在计数中:0 正在计数中:1 ........ 正在计数中:905 闹钟
11
7.2 信 号
例7.3 设计一个程序，要求用户进程创建一个子进程，父进程向子进 程发出SIGKILL信号，子进程收到此信号，结束子进程的运行。
24
7.3.1 无名管道操作
管道允许在进程之间按先进先出的方式传送数据， 是进程间通信的一种常见的方式。 例如： [root@localhost root]# ls | more
无名管道操作时，建立管道用pipe函数。管道操作分以下步骤： 1. 父进程调用pipe开辟管道，得到两个文件描述符指向管道的两端; 2. 父进程调用fork创建子进程，那么子进程也有两个文件描述符指向 同一管道; 3. 父进程关闭管道读取端，子进程关闭管道写入端。父进程可以往管 道里写，子进程可以从管道里读，管道是用环形队列实现的，数据从 写入端流入从读取端流出，这样就实现了进程间通信。
在Linux中，管道是一种特殊的文件，对一个进程来说，管道 的写入和读取与一个普通文件没有区别。
本章重点
1. 进程通信中信号的概念及信号处理。 2. 进程间的管道通信编程。 3. 进程间的内存共享编程。 4. 进程间队列通信编程。
2
进程之间要交换数据必须通过内核，在内核中开辟一块缓冲区， P1进程把数据从用户空间拷到内核缓冲区，P2进程再从内核缓冲区把 数据读走，如图7.1所示。内核提供的这种机制称为进程间通信（IPC， InterProcess Communication）。
例7.2 下列程序应用函数alarm(10)在运行10秒后发送信号 SIGALARM，程序接收到SIGALARM信号就被终止。
7-2源程序
[root@localhost root]# ./7-2
正在计数中:0 正在计数中:1 ........ 正在计数中:905 闹钟
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7.2 信 号
例7.3 设计一个程序，要求用户进程创建一个子进程，父进程向子进 程发出SIGKILL信号，子进程收到此信号，结束子进程的运行。
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7.3.1 无名管道操作
管道允许在进程之间按先进先出的方式传送数据， 是进程间通信的一种常见的方式。 例如： [root@localhost root]# ls | more
无名管道操作时，建立管道用pipe函数。管道操作分以下步骤： 1. 父进程调用pipe开辟管道，得到两个文件描述符指向管道的两端; 2. 父进程调用fork创建子进程，那么子进程也有两个文件描述符指向 同一管道; 3. 父进程关闭管道读取端，子进程关闭管道写入端。父进程可以往管 道里写，子进程可以从管道里读，管道是用环形队列实现的，数据从 写入端流入从读取端流出，这样就实现了进程间通信。
在Linux中，管道是一种特殊的文件，对一个进程来说，管道 的写入和读取与一个普通文件没有区别。
Linux下进程间通信的原理
Linux下进程间通信的原理了解 Linux IPC 相关的概念和原理有助于我们理解 Binder 通信原理。
因此，在介绍 Binder 跨进程通信原理之前，我们先聊聊 Linux 系统下传统的进程间通信是如何实现。
⼀、基本概念Linux 进程间通信的原理图如下图所⽰：可以看出来，Liunx 中跨进程通信涉及到的⼀些基本概念如下：进程隔离进程空间划分：⽤户空间(User Space)/内核空间(Kernel Space)系统调⽤：⽤户态/内核态1. 进程隔离简单的说就是操作系统中，进程与进程间内存是不共享的。
两个进程就像两个平⾏的世界，A 进程没法直接访问 B 进程的数据，这就是进程隔离的通俗解释。
A 进程和B 进程之间要进⾏数据交互就得采⽤特殊的通信机制：进程间通信（IPC）。
2. 进程空间划分操作系统的核⼼是内核，独⽴于普通的应⽤程序，可以访问受保护的内存空间，也可以访问底层硬件设备的权限。
为了保护⽤户进程不能直接操作内核，保证内核的安全，操作系统从逻辑上将虚拟空间划分为⽤户空间（User Space）和内核空间（Kernel Space）。
简单的说就是，内核空间（Kernel）是系统内核运⾏的空间，⽤户空间（User Space）是⽤户程序运⾏的空间。
为了保证安全性，它们之间是隔离的。
3. 系统调⽤：⽤户态与内核态虽然从逻辑上进⾏了⽤户空间和内核空间的划分，但不可避免的⽤户空间需要访问内核资源，⽐如⽂件操作、访问⽹络等等。
为了突破隔离限制，就需要借助系统调⽤来实现。
系统调⽤是⽤户空间访问内核空间的唯⼀⽅式，保证了所有的资源访问都是在内核的控制下进⾏的，避免了⽤户程序对系统资源的越权访问，提升了系统安全性和稳定性。
Linux 使⽤两级保护机制：0 级供系统内核使⽤，3 级供⽤户程序使⽤。
当⼀个任务（进程）执⾏系统调⽤⽽在内核代码中执⾏时，称进程处于内核运⾏态（内核态）。
此时处理器处于特权级最⾼的（0级）内核代码中执⾏。
第五章 System V进程间通信
为解决这一问题，IPC在实现时约定使用key值做为参数创建，
如果在创建时使用相同的key值将得到同一个IPC对象的ID （即一方创建，另一方获取的是ID），这样就保证了双方可 以获取用于传递数据的IPC机制ID值。
2013-12-18 4
ftok
extern key_t ftok(__const char * __pathname, int __proj_id); 此函数有两个参数，pathname为文件路径名，可以是特殊 文件（例如目录文件），也可以是当前目录“.”，而通常也是 设置此参数为当前目录，因为当前目录一般都是存在的，且不会 被立即删除。第二个参数为一个int型变量。
（但如果使用相同的key值分别创建一个消息队列和一个信号量，
两者没有联系），而文件路径的访问对两个进程来说很容易统一， 因此，便捷的实现了两进程通信机制的确定。
2013-12-18 7
例：ftok函数和参数的关系
#include <sys/ipc.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <sys/stat.h> main(int argc, char * argv[]){ key_t key; int i;
就像每个文件都有一个打开文件号一样，每个对象也都有唯一
的识别号，进程可以通过系统调用传递的识别号来存取这些对 象。与文件的存取一样，对这些对象的存取也要验证存取权限， System V IPC可以通过系统调用对对象的创建者设置这些对象的 存取权限。
2013-12-18 2
ipcs 命令
Ipcs命令用于显示消息队列、共享内存、信号量的信息。
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如果在创建时使用相同的key值将得到同一个IPC对象的ID （即一方创建，另一方获取的是ID），这样就保证了双方可 以获取用于传递数据的IPC机制ID值。
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ftok
extern key_t ftok(__const char * __pathname, int __proj_id); 此函数有两个参数，pathname为文件路径名，可以是特殊 文件（例如目录文件），也可以是当前目录“.”，而通常也是 设置此参数为当前目录，因为当前目录一般都是存在的，且不会 被立即删除。第二个参数为一个int型变量。
（但如果使用相同的key值分别创建一个消息队列和一个信号量，
两者没有联系），而文件路径的访问对两个进程来说很容易统一， 因此，便捷的实现了两进程通信机制的确定。
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例：ftok函数和参数的关系
#include <sys/ipc.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <sys/stat.h> main(int argc, char * argv[]){ key_t key; int i;
就像每个文件都有一个打开文件号一样，每个对象也都有唯一
的识别号，进程可以通过系统调用传递的识别号来存取这些对 象。与文件的存取一样，对这些对象的存取也要验证存取权限， System V IPC可以通过系统调用对对象的创建者设置这些对象的 存取权限。
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ipcs 命令
Ipcs命令用于显示消息队列、共享内存、信号量的信息。
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linux进程间通信PPT课件
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linux进程间通信（IPC）由以下几部分发展而来：
早期UNIX进程间通信、基于System V进程间通信、 基于Socket进程间通信和POSIX进程间通信。
UNIX进程间通信方式包括：管道、FIFO、信号。
System V进程间通信方式包括：System V消息队 列、System V信号灯、System V共享内存。
普通的Linux shell都允许重定向，而重定向使用的就是 管道。例如：
ps | grep vsftpd
管道是单向的、先进先出的、无结构的、固定大小的字 节流，它把一个进程的标准输出和另一个进程的标准输入 连接在一起。写进程在管道的尾端写入数据，读进程在管 道的首端读出数据。数据读出后将从管道中移走，其它读 进程都不能再读到这些数据。管道提供了简单的流控制机 制。进程试图读空管道时，在有数据写入管道前，进程将 一直阻塞。同样，管道已经满时，进程再试图写管道，在 其它进程从管道中移走数据之前，写进程将一直阻塞。
if((fp=popen(cmd,"r"))==NULL)
perror("popen");
while((fgets(buf,BUFSIZE,fp))!=NULL)
POSIX进程间通信包括：posix消息队列、posix信 号灯、posix共享内存。
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现在linux使用的进程间通信方式： （1）管道（pipe）和有名管道（FIFO） （2）信号（signal） （3）消息队列 （4）共享内存 （5）信号量 （6）套接字（socket）
4
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2、管道通信
必须在系统调用fork( )中调用pipe( )，否则子进 程将不会继承文件描述符。
Linux_进程之间的通信
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 2184 root 20 0 64220 4812 3908 R 6.7 0.2 0:00.01 top
1 root 20 0 178784 13560 8556 S 0.0 0.7 0:04.24 systemd 2 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.02 kthreadd 3 root 0 -20 0 0 0 I 0.0 0.0 0:00.00 rcu_gp 4 root 0 -20 0 0 0 I 0.0 0.0 0:00.00 rcu_par_gp 5 root 20 0 0 0 0 I 0.0 0.0 0:00.69 kworker/0:0-xfs-cil/dm-0 6 root 0 -20 0 0 0 I 0.0 0.0 0:00.00 kworker/0:0H-kblockd ...............
//此处的load average就表示负载平均值，这三个值代表最近1、5和15分钟的负载情况。
[root@localhost ~]# top top - 09:26:24 up 23 min, 4 users, load average: 0.00, 0.00, 0.00 Tasks: 219 total, 1 running, 218 sleeping, 0 stopped, 0 zombie %Cpu(s): 0.0 us, 0.0 sy, 0.0 ni, 99.7 id, 0.0 wa, 0.2 hi, 0.2 si, 0.0 st MiB Mem : 1965.1 total, 1405.6 free, 260.4 used, 299.1 buff/cache MiB Swap: 2096.0 total, 2096.0 free, 0.0 used. 1545.0 avail Mem
linuxC-进程间通信-SystemV消息队列
消息队列不需要初始化，所以在使用的时候不需要判断是谁先创建的 if((msgid = msgget(key,IPC_CREAT|0666)) < 0)这样直接使用。 刚创建的消息队列是空的，没有任何的 fifo。
表 8.24 列举了 msgsnd()函数的语法要点。
表 8.24 msgsnd()函数语法要点
表 8.25 所需头文件 函数原型 函数传入值 msgrcv()函数语法要点 #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> int msgrcv(int msgid, void *msgp, size_t msgsz, long int msgtyp, int msgflg) msqid：消息队列的队列 ID msgp：消息缓冲区, 同于 msgsnd()函数的 msgp msgsz：消息正文的字节数（不包括消息类型指针变量）
进程间的通信—消息队列
SystemV 的消息队列使用消息队列标识符来标识。任何进程都可以往一个给 定的队列里放消息，也可以冲任何一个队列里读取消息，前提是要有特权。 消息队列是 IPC 对象中的一种。 消息队列可以按照类型来发送和接收消息。 消息队列就是一些消息的列表。用户可以从消息队列中添加消息和读取消 息等。从这点上看,消息队列具有一定的 FIFO 特性,但是它可以实现消息的随 机查询,比 FIFO 具有更大的优势。同时,这些消息又是存在于内核中的,由“队列 ID”来标识。 ◦ 消息队列内核中实现
0：接收消息队列中第一个消息 msgtyp： 大于 0：接收消息队列中第一个类型为 msgtyp 的消息 小于 0：接收消息队列中第一个类型值不小于 msgtyp 绝对值 且类型值又最小的消息 MSG_NOERROR：若返回的消息比 msgsz 字节多，则消息就 会截短到 msgsz 字节，且不通知消息发送进程 函数传入值 msgflg： IPC_NOWAIT 若在消息队列中并没有相应类型的消息可以接 收，则函数立即返回 0：msgsnd()调用阻塞直到接收一条相应类型的消息为止 函数返回值 成功：0 出错：1
Linux的进程和进程间通信 操作系统课件
◦ #include <sys/types.h> ◦ #include <sys/ipc.h> ◦ #include <sys/shm.h> ◦ int shmget(key_t key,int size,int shmflg); ◦ void *shmat(int shmid,const void *shmaddr,int shmflg); ◦ int shmdt(const void *shmaddr); ◦ int shmctl(int shmid,int cmd,struct shmid_ds *buf);
例子1（续）
} else if(child==0) { int i; printf("I am the child：%ld\n",getpid()); for(i=0;i<1000000;i++) i++; i=5; printf("I exit with %d\n",i); exit(i); } while(((child=wait(&status))==-1)&(errno==EINTR)); }
区分父进程和子进程:
◦ 跟踪fork返回值
失败:-1 否则
父进程fork 返回子进程的ID fork 子进程返回0
可根据这个返回值来区分父子进程
调用系统程序
调用系统程序, 可以使用系统调用exec 族调用。 exec 族调用有着5 个函数：
#include <unistd.h> int execl(const char *path,const char *arg,...); int execlp(const char *file,const char *arg,...); int execle(const char *path,const char *arg,...); int execv(const char *path,char *const argv[]); int execvp(const char *file,char *const argv[])：
例子1（续）
} else if(child==0) { int i; printf("I am the child：%ld\n",getpid()); for(i=0;i<1000000;i++) i++; i=5; printf("I exit with %d\n",i); exit(i); } while(((child=wait(&status))==-1)&(errno==EINTR)); }
区分父进程和子进程:
◦ 跟踪fork返回值
失败:-1 否则
父进程fork 返回子进程的ID fork 子进程返回0
可根据这个返回值来区分父子进程
调用系统程序
调用系统程序, 可以使用系统调用exec 族调用。 exec 族调用有着5 个函数：
#include <unistd.h> int execl(const char *path,const char *arg,...); int execlp(const char *file,const char *arg,...); int execle(const char *path,const char *arg,...); int execv(const char *path,char *const argv[]); int execvp(const char *file,char *const argv[])：
10-6Linux操作系统 - SYSV进程间通信PPT精品文档27页
（3）oflag参数的IPC_CREATE和IPC_EXCL同时 设置。如果相应key的IPC资源不存在，则创建一 个IPC资源。否则返回一个错误信息。
（b）XXXctl（） 均提供IPC_SET、IPC_STAT和 IPC_RMID命令。前两者用来设置或得到IPC资源 的状态信息，IPC_RMID用来释放IPC资源。
key 既 可 由 ftok （ ） 函 数 产 生 ， 也 可 以 是 IPC_PRIVATE常量，key值是IPC资源的外部表示。
oflag包括读写权限，还可以包含IPC_CREATE和 IPC_EXCL标志位。它们组合的效果如下： （1）指定key为IPC_PRIVATE保证创建一个唯一 的IPC资源。 （2）设置oflag参数的IPC_CREATE标志位但不设 置IPC_EXCL。如果相应key的IPC资源不存在，则 创建一个IPC资源，否则返回已存在的IPC资源。
int sempid;/* 最近对信号量操作进程的pid */
};
信号量的初始值可以调用函数semctl（）进行设
置。
•用户可以调用函数semop（）对信号量集合中的 一个或多个信号量进行操作。
int semop(int semid, struct sembuf *opsptr, size_t nops);
量用来描述同一类资源的公有数据，三个全局变 量分别是semid_ds，msgid_ds和shmid_ds。
struct ipc_ids { int size; /* entries数组的大小*/ int in_use; /* entries数组已使用的元素个数*/ int max_id; unsigned short seq; unsigned short seq_max; truct semaphore sem; /*控制对ipc_ids结构的访问*/ spinlock_t ary;/*自旋锁控制对数组entries的访问*/ struct ipc_id* entries; }; struct ipc_id {
（b）XXXctl（） 均提供IPC_SET、IPC_STAT和 IPC_RMID命令。前两者用来设置或得到IPC资源 的状态信息，IPC_RMID用来释放IPC资源。
key 既 可 由 ftok （ ） 函 数 产 生 ， 也 可 以 是 IPC_PRIVATE常量，key值是IPC资源的外部表示。
oflag包括读写权限，还可以包含IPC_CREATE和 IPC_EXCL标志位。它们组合的效果如下： （1）指定key为IPC_PRIVATE保证创建一个唯一 的IPC资源。 （2）设置oflag参数的IPC_CREATE标志位但不设 置IPC_EXCL。如果相应key的IPC资源不存在，则 创建一个IPC资源，否则返回已存在的IPC资源。
int sempid;/* 最近对信号量操作进程的pid */
};
信号量的初始值可以调用函数semctl（）进行设
置。
•用户可以调用函数semop（）对信号量集合中的 一个或多个信号量进行操作。
int semop(int semid, struct sembuf *opsptr, size_t nops);
量用来描述同一类资源的公有数据，三个全局变 量分别是semid_ds，msgid_ds和shmid_ds。
struct ipc_ids { int size; /* entries数组的大小*/ int in_use; /* entries数组已使用的元素个数*/ int max_id; unsigned short seq; unsigned short seq_max; truct semaphore sem; /*控制对ipc_ids结构的访问*/ spinlock_t ary;/*自旋锁控制对数组entries的访问*/ struct ipc_id* entries; }; struct ipc_id {
linux 进程间通信ppt
内核 管道
父子进程之间的管道通信（2）
父子进程分别拥有自己的读写通道，为了实现父子进程之 间的读写，只需把无关的读端或写端的文件描述符关闭即 可。此时，父子进程之间就建立起了一条“子进程写入父 进程读取”的通道。
父进程 fd[0] fd[1] 子进程 fd[0] fd[1]
最初UNIX的进程间通信 System V 进程间通信 Socket进程间通信 POSIX进程间通信
Linux 进程间 通信
进程间通信方式的种类（1）
（1）管道（Pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用于具 有亲缘关系进程间的通信，有名管道，除具有管道所具有的 功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信。 （2）信号（Signal）：信号是在软件层次上对中断机制的一种 模拟，它是比较复杂的通信方式，用于通知进程有某事件发 生，一个进程收到一个信号与处理器收到一个中断请求效果 上可以说是一样的。 （3）消息队列（Messge Queue）：消息队列是消息的链接表， 包括Posix消息队列SystemV消息队列。它克服了前两种通信 方式中信息量有限的缺点，具有写权限的进程可以按照一定 的规则向消息队列中添加新消息；对消息队列有读权限的进 程则可以从消息队列中读取消息。
13
示例
阅读并运行示例8-2-2。
标准流管道 （1）
与Linux的文件操作中有基于文件流的标准I/O操作一样，管道 的操作也支持基于文件流的模式。这种基于文件流的管道主 要是用来创建一个连接到另一个进程的管道，这里的“另一 个进程”也就是一个可以进行一定操作的可执行文件，例如， 用户执行“ls -l”或者自己编写的程序“./pipe”等。由于这一类 操作很常用，因此标准流管道就将一系列的创建过程合并到 一个函数popen()中完成。它所完成的工作有以下几步。
第4章 System V的进程间通信
struct ipc_ids ipcid[n-1] ipcid[0] …… ipcid[n]{ struct kern_ipc_perm* }
struct msg_queue
struct kern_ipc_perm time_t q_stime …… …… struct list_head q_senders
实验内容
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消息队列
是一个格式化的可变长信息单位 消息机制允许一个进程向任何其他进程发送一个消 息 当一个进程收到多个消息时，可将它们排成一个消 息队列
13
消息队列全局数据结构
struct ipc_ids msg_ids
int size …… …… …… struct ipc_id*
函数原型
参数说明
返回值
说明
IPC_CREAT一般由服务器程序创建消息队列时使用 如果是客户程序，必须打开现有的消息队列，不使用IPC_CREAT
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消息队列的基本操作—msgrcv()
功能
消息队列中读取一个消息 ssize_t msgrcv(int msqid, struct msgbuf *msgp, size_t size, long type, int flag); msgid：消息队列描述字 msgp：/消息存储位置 size：消息内容的长度 type：请求读取的消息类型 flag：规定队列无消息时内核应做的操作
8
IPC键的创建
创建函数
key_t ftok( char * filename, int id)；
功能说明
将一个已存在的文件名(该文件必须是存在而且可以访问 的)和一个整数标识符id转换成一个key_t值 在Linux系统实现中，调用该函数时，系统将文件的索引 节点号取出，并在前面加上子序号，从而得到key_t的返 回值
09第09章 System V进程间通信
2020/6/5
24
第9章 System V进程间通信
1
System V IPC基础
2
消息队列
3
信号量通信机制
4
共享内存
共享内存IPC原理
P 进程1
共享内存空间
P 进程2
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26
共享内存属性
2020/6/5
27
共享内存与管道对比
2020/6/5
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创建共享内存
2020/6/5
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21
2020/6/5
22
信号量操作
2020/6/5
23
使用信号量实现生产消费问题
• 生产消费问题是一个经典的数学问题，要求生产者－消费者在固定的仓库空间 条件下，生产者每生产一个产品将占用一个仓库空间，生产者生产的产品库存 不能越过仓库的存储量，消费者每消费一个产品将增加一个仓库空间，消费者 在仓库产品为0时不能再消费。
型小置息
…….
msg 消息
msg 消息
msg 消息
消消消下 息息息一 类大位消 型小置息
msg
消息
2020/6/5
7
消息队列属性
2020/6/5
8
消息struct msg结构体
2020/6/5
9
创建消息队列
2020/6/5
10
消息队列属性控制
2020/6/5
11
发送信息到消息队列
2020/6/5
共享内存控制
2020/6/5
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共享内存应用示例
• 共享内存的权限管理示例
• 共享内存处理应用示例
• 代码见教材。
2020/6/5
零点起飞学Linux C之进程间通信56页PPT
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志பைடு நூலகம்运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
零点起飞学Linux C之进程间通信
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
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两个共同参数：key和oflag。
key 既 可 由 ftok （ ） 函 数 产 生 ， 也 可 以 是 IPC_PRIVATE常量，key值是IPC资源的外部表 示。
oflag包括读写权限，还可以包含IPC_CREATE和 IPC_EXCL标志位。它们组合的效果如下： （1）指定key为IPC_PRIVATE保证创建一个唯 一的IPC资源。 （2）设置oflag参数的IPC_CREATE标志位但不 设置IPC_EXCL。如果相应key的IPC资源不存在， 则创建一个IPC资源，否则返回已存在的IPC资源。
struct kern_ipc_perm* p;};
数组entries的每一项指向一个kern_ipc_perm 结构，kern_ipc_perm结构表示每一个IPC资源的 属性，用来控制操作权限。
struct kern_ipc_perm{ key_t key;/*用户提供的键值,为XXXget（）所用*/ uid_t uid; /*创建者用户ID*/ gid_t gid; /*创建者组ID*/ uid_t cuid; /*所有者用户ID*/ gid_t cgid; /*所有者组ID*/ mode_t mode; /*操作权限，包括读、写等*/ unsigned long seq; };
（3）oflag参数的IPC_CREATE和IPC_EXCL同 时设置。如果相应key的IPC资源不存在，则创 建一个IPC资源。否则返回一个错误信息。
（b）XXXctl（） 均提供IPC_SET、IPC_STAT和 IPC_RMID命令。前两者用来设置或得到IPC资源 的状态信息，IPC_RMID用来释放IPC资源。
IPC资源ID ＝ SEQ_MULTIPLIER * seq + index
SEQ_MULTIPLIER是可用资源的最大数目，seq 是ipc_ids结构中的seq。每当分配一个IPC资源 时，ipc_ids结构中的seq就增一。 （2）当知道IPC资源ID时，可通过
IPC资源ID ％ SEQ_MULTIPLIER 得到 其 在 entries 数组 中 的 index ，从 而找到相应的 IPC资源。 （3）why 保证在一段时期内IPC资源ID的唯一性
semid : IPC资源ID opsptr: 操作的集合 nops: 数组opsptr的大小
因 为 每 个 IPC 资 源 描 述 符 的 第 一 个 成 员 就 是 kern_ipc_perm结构。因此，我们可以认为数组 entries 的每一非空项均指向一个IPC资源。
IPC资源ID与entries数组下标的联系 （1）当创建一个IPC资源时， •调 用 函 数 ipc_addid() 从 相 应 ipc_ids 结 构 的 entries数组中找出第一个未使用的项然后返回其 下标index。 •返回IPC资源ID
struct ipc_ids { int size; /* entries数组的大小*/ int in_use; /* entries数组已使用的元素个数*/ int max_id; unsigned short seq; unsigned short seq_max; truct semaphore sem; /*控制对ipc_ids结构的访问*/ spinlock_t ary;/*自旋锁控制对数组entries的访问*/ struct ipc_id* entries; }; struct ipc_id {
struct sem_queue **sem_pending_last;
struct sem_undo *undo;
unsigned long sem_nsems;/*信号量的个数*/
};
信 号 量 集 合 中 的 每 一 个 信 号 用 结 构 sem 表 示 ，
struct sem {
int semval;/* 信号量的当前值 */
10.6 SYS V 进程间通信
内容 • 信号量 • 消息队列 • 共享内存
10.6.1 三者共有的特性 IPC资源 表示单独的消息队列、共享内存或是 信号量集合
三 者 均 有 XXXget （ ） 及 XXXctl （ ） 函 数 （XXX代表msg、sem、shm三者之一）
（a） XXXget（）函数
int sempid;/* 最近对信号量操作进emctl（）进行设
置。
•用户可以调用函数semop（）对信号量集合中 的一个或多个信号量进行操作。
int semop(int semid, struct sembuf *opsptr, size_t nops);
10.6.2 信号量 •信号量是具有整数值的对象，它支持P、V原语。 进程可以利用信号量实现同步和互斥 •SYSV支持的信号量实质上是一个信号量集合,由 多个单独的信号量组成。我们称SYSV信号量为 信号量集合，而单个的信号量直接称为信号量。 •信号量集合在内核中用结构sem_array表示
struct sem_array {
struct kern_ipc_perm sem_perm;
time_t sem_otime;
/* 最近一次操作时间 */
time_t sem_ctime;
/* 最近一次的改变时间 */
struct sem *sem_base; /*指向第一个信号量 */
struct sem_queue *sem_pending;/* 挂起操作队列*/
共同的操作模式
•都是先通过XXXget（）创建一个IPC资源，返回 值是该IPC资源ID。在以后的操作中，均以IPC资 源ID为参数以对相应的IPC资源进行操作。
•别的进程可以通过XXXget（）取得已有的IPC资 源ID（权限允许的话）到并对其操作，从而进程 间通信成为可能。
共同的数据结构
每一类IPC资源都有一个ipc_ids结构的全局变 量用来描述同一类资源的公有数据，三个全局变 量分别是semid_ds，msgid_ds和shmid_ds。
key 既 可 由 ftok （ ） 函 数 产 生 ， 也 可 以 是 IPC_PRIVATE常量，key值是IPC资源的外部表 示。
oflag包括读写权限，还可以包含IPC_CREATE和 IPC_EXCL标志位。它们组合的效果如下： （1）指定key为IPC_PRIVATE保证创建一个唯 一的IPC资源。 （2）设置oflag参数的IPC_CREATE标志位但不 设置IPC_EXCL。如果相应key的IPC资源不存在， 则创建一个IPC资源，否则返回已存在的IPC资源。
struct kern_ipc_perm* p;};
数组entries的每一项指向一个kern_ipc_perm 结构，kern_ipc_perm结构表示每一个IPC资源的 属性，用来控制操作权限。
struct kern_ipc_perm{ key_t key;/*用户提供的键值,为XXXget（）所用*/ uid_t uid; /*创建者用户ID*/ gid_t gid; /*创建者组ID*/ uid_t cuid; /*所有者用户ID*/ gid_t cgid; /*所有者组ID*/ mode_t mode; /*操作权限，包括读、写等*/ unsigned long seq; };
（3）oflag参数的IPC_CREATE和IPC_EXCL同 时设置。如果相应key的IPC资源不存在，则创 建一个IPC资源。否则返回一个错误信息。
（b）XXXctl（） 均提供IPC_SET、IPC_STAT和 IPC_RMID命令。前两者用来设置或得到IPC资源 的状态信息，IPC_RMID用来释放IPC资源。
IPC资源ID ＝ SEQ_MULTIPLIER * seq + index
SEQ_MULTIPLIER是可用资源的最大数目，seq 是ipc_ids结构中的seq。每当分配一个IPC资源 时，ipc_ids结构中的seq就增一。 （2）当知道IPC资源ID时，可通过
IPC资源ID ％ SEQ_MULTIPLIER 得到 其 在 entries 数组 中 的 index ，从 而找到相应的 IPC资源。 （3）why 保证在一段时期内IPC资源ID的唯一性
semid : IPC资源ID opsptr: 操作的集合 nops: 数组opsptr的大小
因 为 每 个 IPC 资 源 描 述 符 的 第 一 个 成 员 就 是 kern_ipc_perm结构。因此，我们可以认为数组 entries 的每一非空项均指向一个IPC资源。
IPC资源ID与entries数组下标的联系 （1）当创建一个IPC资源时， •调 用 函 数 ipc_addid() 从 相 应 ipc_ids 结 构 的 entries数组中找出第一个未使用的项然后返回其 下标index。 •返回IPC资源ID
struct ipc_ids { int size; /* entries数组的大小*/ int in_use; /* entries数组已使用的元素个数*/ int max_id; unsigned short seq; unsigned short seq_max; truct semaphore sem; /*控制对ipc_ids结构的访问*/ spinlock_t ary;/*自旋锁控制对数组entries的访问*/ struct ipc_id* entries; }; struct ipc_id {
struct sem_queue **sem_pending_last;
struct sem_undo *undo;
unsigned long sem_nsems;/*信号量的个数*/
};
信 号 量 集 合 中 的 每 一 个 信 号 用 结 构 sem 表 示 ，
struct sem {
int semval;/* 信号量的当前值 */
10.6 SYS V 进程间通信
内容 • 信号量 • 消息队列 • 共享内存
10.6.1 三者共有的特性 IPC资源 表示单独的消息队列、共享内存或是 信号量集合
三 者 均 有 XXXget （ ） 及 XXXctl （ ） 函 数 （XXX代表msg、sem、shm三者之一）
（a） XXXget（）函数
int sempid;/* 最近对信号量操作进emctl（）进行设
置。
•用户可以调用函数semop（）对信号量集合中 的一个或多个信号量进行操作。
int semop(int semid, struct sembuf *opsptr, size_t nops);
10.6.2 信号量 •信号量是具有整数值的对象，它支持P、V原语。 进程可以利用信号量实现同步和互斥 •SYSV支持的信号量实质上是一个信号量集合,由 多个单独的信号量组成。我们称SYSV信号量为 信号量集合，而单个的信号量直接称为信号量。 •信号量集合在内核中用结构sem_array表示
struct sem_array {
struct kern_ipc_perm sem_perm;
time_t sem_otime;
/* 最近一次操作时间 */
time_t sem_ctime;
/* 最近一次的改变时间 */
struct sem *sem_base; /*指向第一个信号量 */
struct sem_queue *sem_pending;/* 挂起操作队列*/
共同的操作模式
•都是先通过XXXget（）创建一个IPC资源，返回 值是该IPC资源ID。在以后的操作中，均以IPC资 源ID为参数以对相应的IPC资源进行操作。
•别的进程可以通过XXXget（）取得已有的IPC资 源ID（权限允许的话）到并对其操作，从而进程 间通信成为可能。
共同的数据结构
每一类IPC资源都有一个ipc_ids结构的全局变 量用来描述同一类资源的公有数据，三个全局变 量分别是semid_ds，msgid_ds和shmid_ds。