进程间通信机制的分析与比较

分
类
进程间通信方式包括：
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）
信号
信号通信
信号(signal)机制是Unix系统中最为古老的进 程间通信机制，很多条件可以产生一个信号：
信号通信机制的局限性
这种通信方式主要的局限性就是开销太大，发送 进程需要调用系统调用，这时核心会中断接收进 程，且要管理它的堆栈、调用处理程序、恢复被
中断的接收信号进程等.另外，信号的数量受到限
制，并且只能传送有限的信息量，例如不能携带 参数等。所以对于复杂的通信操作不适用。
管道通信
什么是管道？
删除
当一个进程不再需要共享内存时，需要把它从进 程地址空间中脱离。
int shmdt ( char *shmaddr )
信号类型
下面是几种常见的信号：
SIGHUP： 从终端上发出的结束信号
SIGINT： 来自键盘的中断信号（Ctrl-C） SIGKILL：该信号结束接收信号的进程
SIGTERM：kill 命令发出的信号
SIGCHLD：标识子进程停止或结束的信号 SIGSTOP：来自键盘（Ctrl-Z）或调试程序的停止执行信号
消息队列
消息队列就是一个消息的链表。可以把消息看作 一个记录，具有特定的格式。进程可以向中按照 一定的规则添加新消息；另一些进程则可以从消 息队列中读走消息。
和信号相比，消息队列能够传递更多的信息。与 管道相比，消息队列提供了有格式的数据，这可 以减少开发人员的工作量。
信号量
信号量(又名：信号灯)与其他进程间 通信方式不大相同，主要用途是保护 临界资源。进程可以根据它判定是否 能够访问某些共享资源。除了用于访 问控制外，还可用于进程同步。
}
举例:pipe_rw.c
System V IPC
System V
System V是AT&T的第一个商业UNIX版本（UNIX System III） 的加强。传统上，System V被看作是两种UNIX"风味"之一（另 一个是BSD（Berkeley Software Distribution，伯克利软件套 件））。然而，随着一些并不基于这两者代码的UNIX实现的出现， 例如Linux和QNX， 这一归纳不再准确，但不论如何，像POSIX 这样的标准化努力一直在试图减少各种实现之间的不同。
1、当用户按某些按键时，产生信号。
2、硬件异常产生信号：除数为0、无效的存储访问等等。这 些情况通常由硬件检测到，将其通知内核，然后内核产生适当 的信号通知进程，例如，内核对正访问一个无效存储区的进程 产生一个SIGSEGV信号。 3、进程用kill函数将信号发送给另一个进程。 4、用户可用kill命令将信号发送给其他进程。
映射
int shmat ( int shmid, char *shmaddr, int flag)
参数：
shmid：shmget函数返回的共享存储标识符 flag：决定以什么方式来确定映射的地址（通常为0）
返回值：
如果成功，则返回共享内存映射到进程中的地址；如果失败，则返回1。
共享内存实现步骤
一、创建共享内存，使用shmget函数。 二、映射共享内存，将这段创建的共享内 存映射到具体的进程空间去，使用shmat 函数。
创建
int shmget ( key_t key, int size, int shmflg )
key标识共享内存的键值: 0/IPC_PRIVATE。 当key的取值为IPC_PRIVATE， 则函数shmget()将创建一块新的共享内存；如果key的取值为0，而参数 shmflg中又设置IPC_PRIVATE这个标志，则同样会创建一块新的共享内存。 返回值：如果成功，返回共享内存标识符；如果失败，返回-1。
进程间通信机制的分析与比较
颜长建
20127130
为什么进程间需要通信？
1、数据传输
一个进程需要将它的数据发送给另一个进程。
2、资源共享
多个进程之间共享同样的资源。
3、通知事件
一个进程需要向另一个或一组进程发送消息，通知它们发生了某种 事件。
4、进程控制
有些进程希望完全控制另一个进程的执行（如Debug进程），此时 控制进程希望能够拦截另一个进程的所有操作，并能够及时知道它 的状态改变。
管道是单向的、先进先出的，它把一个进程的输 出和另一个进程的输入连接在一起。一个进程 （写进程）在管道的尾部写入数据，另一个进程 （读进程）从管道的头部读出数据。 数据被一个进程读出后，将被从管道中删除，其 它读进程将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，进程将 阻塞。同样，管道已经满时，进程再试图向管道 写入数据，进程将阻塞。
管道分类
管道包括无名管道和有名管道两种，前者用于父 进程和子进程间的通信，后者可用于运行于同一 系统中的任意两个进程间的通信。 无名管道由pipe（）函数创建：
int pipe(int filedis[2])；
当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符： filedis[0] 用于读管道， filedis[1] 用于写管道。
函数。在用户函数中，执行用户希望的处理。
3、执行系统默认动作
对大多数信号的系统默认动作是终止该进程。
实例代码
mysignal.c
signal函数的解释
signal()函数(它自己是带两个参数,一个为整型,一个为函 数指针的函数), 而这个signal()函数的返回值也为一个函 数指针,这个函数指针指向一个带一个整型参数,并且返回值 为void的一个函数. Signal函数原型说明此函数需要两个参数，返回一个函数 指针，而改制诊所指向的函数无返回值（void）。第一个 参数signo是一个整数，第二个参数是函数指针，它所指向 的函数需要一个整型参数，无返回值。Signal的返回值是 一个函数地址，该函数有一个整型参数（即后面的 （int））。
分类
二值信号灯：信号灯的值只能取0或1，类似于互 斥锁。 但两者有不同：信号灯强调共享资源，只 要共享资源可用，其他进程同样可以修改信号灯 的值；互斥锁更强调进程，占用资源的进程使用 完资源后，必须由进程本身来解锁。
计数信号灯：信号灯的值可以取任意非负值。
共享内存
共享内存
共享内存是被多个进程共享的一部分物理内存。 共享内存是进程间共享数据的一种最快的方法， 一个进程向共享内存区域写入了数据，共享这个 内存区域的所有进程就可以立刻看到其中的内容。
vpathname：FIFO文件名
vmode：属性（见文件操作章节）
一旦创建了一个FIFO，就可用open打开它，一般的文 件访问函数（close、read、write等）都可用于FIFO。
无名管道
#include <unistd.h> #include <errno.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { int pipe_fd[2]; if(pipe(pipe_fd)<0) { printf("pipe create error\n"); return -1; } else printf("pipe create success\n"); close(pipe_fd[0]); close(pipe_fd[1]);
信号处理
当某信号出现时，将按照下列三种方式中的一种进行 处理：
1、忽略此信号
大多数信号都按照这种方式进行处理，但有两种信号却决不能被 忽略。它们是：SIGKILL和SIGSTOP。这两种信号不能被忽 略的原因是：它们向超级用户提供了一种终止或停止进程 通知内核在某种信号发生时，调用一个用户
管道创建
无名管道由pipe（）函数创建：
int pipe(int filedis[2])；
当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符： filedis[0] 用于读管道， filedis[1] 用于写管道
有名管道（FIFO）
int mkfifo(const char * pathname, mode_t mode)
样例：ls -l | less
在这个例子中，ls用于在Unix下列出目录内容，less是一个有搜 索功能的交互式的文本分页器。这个管线使得用户可以在列出的 目录内容比屏幕长时目录上下翻页。 以less退出的管道（或more，这是个相似的标签页工具，与 more相比less允许使用者往回卷动）是最常被使用的。这让用户 可以阅览尚未显示的大量文字（受可用缓存限制，控制台的屏幕 大小、屏幕缓存大小往往有限，不足以一次先输出所有输出内容， 也不能自由滚动内容），若少了这工具则这些文字将会卷过终端 机而无法阅读到。