C语言-进程间通信

写操作返回1，errno设置为EPIPE 产生SIGPIPE信号


多个进程写一个管道，如果我们写的数据小于 PIPE_BUF 数据相互之间不会交叉；否则就可能交叉 利用管道同步进程 演示pipesyn
命名管道（FIFO）

命名管道和一般的无名管道基本相同，但也有一些显著的不 同： 命名管道是在文件系统中作为一个特殊的文件而存在的。 不同祖先的进程之间可以通过命名管道共享数据。 当共享管道的进程执行完所有的I / O操作以后，命名管 道将继续保存在文件系统中以便以后使用。 无名管道只能由相关进程使用，它们共同的祖先进程创 建了管道。但是，通过FIFO，不相关的进程也能交换数 据。

key_t ftok(const char *path, int id);
信号量的物理含义



信号量中的整型变量S表示系统中某类资 源的数目。 当其值大于0时，表示系统中当前可用资 源的数目； 当其值小于0时，其绝对值表示系统中因 请求该类资源而被阻塞的进程数目。
P操作

设S为一个信号量，P（S）执行时主要完成下 述动作：

S＝S－1； if（S＜ 0） {设置进程状态为等待； 将进程放入信号量等待队列； 转调度程序；}

getpid()函数介绍 #include <sys/types.h> #include <unistd.h> pid_t getpid(); pid_t getppid();
进程复制fork()

产生进程的方式比较多，fork()是其中的一种方式。fork()函 数以父进程为蓝本复制一个进程，其ID号和父进程号不同。 在Linux环境中，fork()是以写复制方式实现的，只有内存等 与父进程不同，其它与父进程共享，只有在父进程或者子进 程进行了修改后，才重新生成一份。 fork()函数介绍 fork()的原型如下，当成功时，fork()函数的返回值是进程的 ID；失败则返回-1 #include <sys/types.h> #include <unistd.h> pid_t fork(void); fork()的特点是执行一次，返回两次。父进程和子进程中返回 的是不同的值。父进程返回的是子进程的ID号，而子进程返 回的是0。

P操作和V操作是不可中断的程序段，称为原语．P,V 原语中P是荷兰语Passeren,相当于英文的pass,V是荷 兰语的Verhoog,相当于increment。
信号量的定义


信号量由两个成员（s，q）组成，其中s是 一个具有非负初值的整型变量，q是一个初 始状态为空的队列。又称信号灯。 除信号量的初值外，信号量的值仅能由P操 作（又称为 wait 操作）和 V 操作（又称为 signal操作）改变。
V操作

V(S)执行时主要完成下述动作：


S＝S＋1； if（S≤0）{将信号量等待队列中的第一个进程移出；
设置其状态为就绪状态并插入就绪队列； 然后再返回原进程继续执行；}
注意


P操作可能阻塞执行进程，而V操作可以 唤醒其他进程。 P、V操作在封锁中断的情况下执行，即 一个进程在信号量上操作时，不会有别 的进程同时修改该信号量。也就是说P、 V操作是原语。
信号量说明：信号量就是操作系统中所用到的PV原语，广泛用 于进程或线程间的同步与互斥。本质上是一个非负的整数计数器， 被用来控制对公共资源的访问。 PV原语是对整数计数器信号量sem的操作。一次P操作使sem 减一，而一次V操作使sem加一。进程或线程根据信号量的值 来判断是否对公共资源具有访问权限 当信号量sem的值大于等于零时，该进程或线程具有公共 资源的访问权限 相反，当信号量sem的值小于零时，该进程或线程就将阻 塞直到信号量sem的值大于等于0为止 PV原语主要用于进程或线程间的同步和互斥两种典型情况。 如用于互斥，几个进程或线程往往只设置一个信号量sem 当信号量用于同步操作时，往往会设置多个信号量，并安 排不同的初始值来实现他们之间的顺序执行
管道通信

管道有一些固有的局限性：



因为读数据的同时也将数据从管道移去，因 此，管道不能用来对多个接收者广播数据。 管道中的数据被当作字节流，因此无法识别 信息的边界。 如果一个管道有多个读进程，那么写进程不 能发送数据到指定的读进程。同样，如果有 多个写进程，那么没有办法判断是它们中那 一个发送的数据。

system()方式

system()函数调用shell的外部命令在当前进程中开始另一个进程。 system()函数介绍 system()函数调用”/bin/sh-c command”执行特定的命令，阻塞当前进程 直到command命令执行完毕。System()的原型如下： #include <stdlib.h> int system(const char * command); 执行system()函数时，会调用fork、execve、waitpid等函数，其中任意 一个调用失败将导致system()函数调用失败。System()函数的返回值如 下： 失败返回-1； 当sh不能执行时，返回127； 成功返回进程状态值；
进程间通信概述

进程间通信有如下一些目的： 数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程。 共享数据：多个进程想要操作共享数据，一个进程对共 享数据的修改，别的进程应该立刻看到。 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（它们）发生了某种事件（如进程终止时要通知 父进程）。 资源共享的同步：多个进程之间共享同样的资源。为了 作到这一点，需要内核提供锁和同步机制。 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 进程的所有陷入和异常，并能够及时知道它的状态改变。
同步与互斥


同步：多个相互合作的进程在一些关键点 上可能需要互相等待或互相交换信息，这 种相互制约关系称为进程同步。 互斥:当一个进程正在使用某资源时，其他 希望使用该资源的进程必须等待，当该进 程用完资源并释放后，才允许其他进程去 访问此资源，我们称进程之间的这种相互 制约关系为互斥。
信号量
C语言-进程间通信
上海****通信技术有限公司 Mr Jim(seniordba@sina.com) 2014-04
培训大纲



基础概念 进程产生的方式 进程间通信和同步 Linux下的线程
同步与互斥的概念
临界资源与临界区 临界资源：一段时间内仅允许一个进程 使用的资源称为临界资源。 如：打印机、共享变量。 临界区：进程中访问临界资源的那段代 码称为临界区，又称临界段。 同类临界区：所有与同一临界资源相关 联的临界区。
所有用户态进程的产生进程init

在Linux系统中，所有的进程都是由父子或者堂 兄关系的，没有哪个进程与其它进程完全独立。 除了初始进程init,系统中每个进程都有一个父 进程，新的进程不是被全新得创建，通常是从 一个原有的进程进行复制或者克隆的。

Linux操作系统下的每一个进程都有一个父进程 或者兄弟进程，并且有自己的子进Baidu Nhomakorabea．可以在 Linux下使用命令pstree来查看系统中运行的进 程之间的关系，如下所示．可以看出init进程是 所有进程的祖先，其他的进程都是由init进程直 接或者间接fork()出来的。
父进程
子进程 fd[0] fd[1]
fd[0] fd[1] fd[1]
fd[0]
管道 内核
管道 内核
单个进程中的管道
父进程
父子进程共享的管道
子进程 fd[0]
fd[1]
管道 内核
父子进程共享的管道
半双工管道

如果一个管道的写端口关闭了，读操作返回0 可以复制写描述符，让多个进程向同一个管道里面写 如果一个管道的读端口关闭了
管道


最早的一种进程间通信方式 半双工方式 只能在有共同祖先的进程之间使用，一般是父子进程 创建出管道后，调用fork产生新进程，在父子进程间使 用 shell命令中的管道：ls | grep “music”
管道通信
管道通信例如：
ps | grep vsftpd 管道是单向的、先进先出的、无结构的字节流，它 把一个进程的输出和另一个进程的输入连接在一起。 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。 管道主要用于不同进程间通信。
培训大纲



程序、进程和线程的概念 进程产生的方式 进程间通信和同步 Linux下的线程
进程号

每个进程在初始化的时候，系统都分配了一个 ID号，用于标识此进程。在Linux中，进程号 是唯一的，系统可以用这个值来表示一个进程， 描述进程的ID号通常叫做PID,即进程 ID(process id)。PID的变量类型是pid_t。
命名管道（FIFO）

在shell的两个管道之间传送数据

mkfifo fifo1 prog3 < fifo1 & prog1 < infile | tee fifo1 | prog2

客户端和服务器间互相传数据
IPC结构




消息队列、信号量和共享内存有很多共同之处 每一种结构都有一个内部的非负整数标识，从小到大 分配 外部使用key_t类型标识符 每创建一个结构体就指定一个key_t类型标识符 服务器使用IPC_PRIVATE 分配一个结构体，把返回的 标识符存在一个地方让客户端来了读取，或是父子进 程 服务器和客户端约定一个公共的标识 服务器和客户端约定一个路径（已存在的文件 ）和 （0-255）的数来生成一个标识
半双工管道



#include <unistd.h> int pipe(int fd[2]); 功能：创建一个简单的管道，若成功则为数组fd分配两个文 件描述符，其中fd[0] 用于读取管道，fd[1] 用于写入管道。 返回值：成功返回0，失败返回- 1。
pipe调用成功后的状况
半双工管道

进程执行exec
在使用fork()函数和system()函数的时候,系统中都会建立 一个新的进程,执行调用者的操作,而原来的进程还会存在,直 到用户显示的退出; 而exec()函数与之前的fork()和system()函数不同,exec() 函数会用新进程代替原有的进程,系统会从新的进程运行,新的 进程的PID值会与原来进程的PID值相同． exec()函数，其原型如下： #include <unistd.h> int execve(const char *path,char *const argv[]); 与fork()函数不同，exec()函数执行成功后不会返回，这 是因为执行的新程序已经占用了当前进程的空间和资源，这 些资源包括代码段、数据段和堆栈段等，它们都已经被新的 内容取代，而进程的ID等标识性的信息仍然是原来的东西， 即exec()函数在原来进程的壳上运行了自己的程序，只有程序 调用失败了，系统才会返回-1.
培训大纲



程序、进程和线程的概念 进程产生的方式 进程间通信和同步 Linux下的线程
进程间通信概述
现在linux使用的进程间通信方式： （1）无名管道（pipe）和有名管道（FIFO） （2）消息队列 （3）共享内存 （4）信号量 （5）信号（signal） （6）套接字（socket）
创建命名管道
#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> int mkfifo(const char * pathname, mode_t mode) ; 功能：创建命名管道 返回：若成功则为0，若出错则为- 1 建立管道后，就可以像普通文件一样读写操作 若不指定O_NONBLOCK只读方式打开时会阻塞 直到有进程以写方式打开.同样写方式打开时会 阻塞直到有进程以读方式打开