linux进程通信

一、linux下进程间通信概述

AT&T的贝尔实验室，对UNIX早期的进程间通信进行了改进和扩充，形成了“system V IPC”，其通信进程主要局限在单个计算机内。

BSD（加州大学伯克利分校伯克利软件发布中心），跳过了该限制，形成了基于套接字（socket）的进程间通信机制。

linux继承了上述所有通信方式：

1、传统通信方式

无名管道（pipe），有名管道（fifo），信号（signal）

2、system V IPC对象

共享内存（share memory），消息队列（message queue），信号灯（又叫信号灯集，与线程中的信号灯要区分清楚，semaphore）

3、BSD

套接字（socket，这个其实主要用于网络间线程通信，所以肯定可以支持本机线程通信）

二、每种通信方式的介绍

1、无名管道（pipe）

无名管道只能用于具有亲缘关系的进程间通信，即父子进程，兄弟进程等。

无名管道由内核来维护，是一种半双工的通信模式，具有固定的读端和写端（读端只能读，写端只能写），可以将其看成文件，使用write和read函数进行读写。

由于子进程完全继承父进程打开的文件描述符，所以父子进程可以通过pipe进行通信

创建无名管道pipe需要用到函数：

int pipe(int fd[2]);

fd[0]固定为读端，fd[1]固定为写端。

举例如下：

int fd[2];

pipe(fd);

这样，一个进程通过fd[1]写入数据，另一个就可以从fd[0]读出来了。

注意无名管道无读者时，写操做将会返回一个信号，如果进程未对此信号进行捕捉，会被信号杀死（即进程退出）。

若无写者，则读操作会返回0

无名管道不能保证原子性，既如果有多个进程同时向同一个管道里面写数据，可能会造成数据交错，得不到我们想要的结果，这点希望读者能够在编程时注意。

2、有名管道fifo

有名管道可以使互不相关的两个进程之间进行通信，有名管道想普通文件一样在linux文件系统中可见，可以通过路径来指定，用open，write，read等函数进行操作，而且他与无名管道不通，他可以保证写入数据的原子性，而且遵循先进先出的原则。

使用模型：

有名管道创建函数mkfifo：

int mkfifo(const char *filename,mode_t mode);

由函数原型可以看出他与open（）函数基本类似：

返回值：0（成功）-1（错误）

参数filename: 指定包含文件名的路径（注意绝对路径和相对路径的区分）

参数mode：指定创建管道文件的访问权限，一般为八进制0666

举例如下：

创建：mkfifo(“/home/farsight/share/fifo”,0666);

服务器打开：int fd;

fd=open(“/home/farsight/share/fifo”,O_RDONLY);

客户打开：int fd;

fd=open(“/home/farsight/share/fifo”，O_WRONLY);

客户机write的数据，服务器就可以通过read来获得。

3、信号（signal）

信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，是一种异步通信方式（所谓异步是指，接收方无法提前预知的信号到来），信号可以直接进行用户空间进程和linux内核进程之间交互。

信号的处理方式：

忽略信号，既不对信号做任何处理，但有两个信号不能忽略：SIGKILL,SIGSTOP ，这两个信号到来，无条件执行默认操作，也就是杀死当前进程。

捕捉信号，定义信号处理函数，当信号到来时，执行相应的信号处理函数。

执行缺省操作：linux对每个信号都规定了默认操作（绝大多数都是直接杀死进程）

一个完整的信号生命周期分为三个重要阶段，而这三个重要阶段由四个重要事件来刻画：信号的产生，信号在进程中注册，信号在进程中注销，执行信号处理函数。

信号的发送：

int kill(pid_t pid,int sig);

返回值：0（成功）-1（出错）

参数pid：要接收信号的进程的ID

pid=0，信号发送给所有和本进程在同一进程组的进程

pid=-1，信号发送给所有进程表中的进程（除了进程号最大的进程）

参数sig：信号类型

信号的注册与捕捉：

void(*signal(int signum,void(*handler)(int)))(int);

乍看一下觉得这个函数好复杂，其实很简单：这个函数返回一个函数指针，指向一个void fun(int)类型的函数（此函数实际上是注册之前的信号处理方式），函数有两个参数，第二个参数是一个函数指针，同样指向一个void fun（int）类型的函数（此函数是注册后的信号处理函数），这样是不是就很清楚了。

返回值：-1（错误）

参数signum：指定要注册的信号

参数handler：SIG_IGN 忽略信号

SIG_DFL 按照信号默认方式执行

自定义信号处理函数指针

Kill和signal函数是一对配套使用的函数，还有一对功能加强版的：sigqueue和sigaction 也是一对配套使用的信号发送处理函数，使用较少，不做详细介绍，若读者感兴趣可以自己研究一下。

编程举例：

信号发送：kill(pid,SIG_USR1);

信号注册处理：signal（SIG_USR1，fun）；//完成信号注册，当信号到来时，执行fun函数。

void fun(int sig){

//可以添加相应的处理代码

}

4、共享内存（share memory）

顾名思义，共享内存就是两个进程共同使用一段内存区，此段内存区由内核来维护，有一个key来唯一的标识。此种方式最为简洁，高效。

共享内存的创建：

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

返回值：共享内存段标识符（同文件标识符fd）（成功）-1（出错）

参数key：一个唯一标识此内存段的整数，由我们自己指定，为防止指定的整数已经被内核使用，或重复，我们一般使用ftok函数来产生一个整数，一般使用如：ftok(“.”,100) (具体使用不做过多介绍)。

参数size：所要创建的内存区的大小，必须是偶数。

参数shmflg：同open函数的权限位，一般用八进制表示法：0666，例如IPC_CREAT|0666

举例：

key_t key;

key=ftok(“.”,1);

int shmid;

shmid=shmget(key,100,IPC_CREAT|0666);

共享内存的映射：