linux 进程间通信和信号处理

进程间通信（Interprocess Communication，IPC）和信号处理是Linux系统中用于实现不同进程之间数据交换和协调的重要机制。以下是关于这两个概念的详细解释，并附带示例说明：

1. 进程间通信（IPC）：

   • 管道（Pipe）：管道是一种半双工通信方式，可用于在父子进程之间传递数据。一个进程将数据写入管道，另一个进程从管道中读取数据。示例：在命令行中执行 ls | grep .txt，将ls的输出通过管道传递给grep进行过滤。

   • 消息队列（Message Queue）：消息队列允许进程通过消息进行通信，每个消息都有优先级和类型。示例：两个进程之间使用消息队列来交换数据，如进程A向进程B发送一条消息。

   • 共享内存（Shared Memory）：多个进程可以映射到同一块物理内存，实现高效的数据共享。示例：多个进程可以通过共享内存来共享一个计数器，实现并发计数。

   • 信号量（Semaphore）：信号量用于控制多个进程对共享资源的访问，可以用于进程同步和互斥。示例：使用信号量来限制同时访问某个共享文件的进程数量。

2. 信号处理：

   • SIGTERM：终止信号，通知进程要求它优雅地终止。示例：在终端中使用 kill PID 命令发送SIGTERM信号来终止进程。

   • SIGINT：终端中断信号，通常由Ctrl+C触发，用于中断正在执行的进程。示例：在终端中按下Ctrl+C中断正在运行的程序。

   • SIGKILL：杀死信号，强制终止进程，无法被捕获或忽略。示例：使用 kill -9 PID 命令发送SIGKILL信号来强制终止进程。

   • SIGUSR1 和 SIGUSR2：用户定义的信号，可以用于进程之间自定义通信。示例：进程A通过发送SIGUSR1信号来通知进程B执行特定操作。

3. 套接字（Socket）： 套接字是一种用于进程间通信的强大机制，不仅适用于本地进程通信，还可以在网络上实现进程之间的通信。套接字可以用于建立客户端-服务器模型，允许不同主机上的进程进行数据交换。示例：通过套接字在两台计算机之间传输文件或数据。

4. 信号处理的示例： 假设有一个简单的C程序，我们希望在收到SIGINT信号（通常由Ctrl+C触发）时进行特定操作，比如打印一条消息然后退出。

   #include <stdio.h>
   #include <signal.h>
   #include <unistd.h>
   
   void sigint_handler(int signum) {
       printf("收到SIGINT信号，正在退出...\n");
       _exit(0);
   }
   
   int main() {
       // 注册信号处理函数
       signal(SIGINT, sigint_handler);
   
       printf("运行中，请按Ctrl+C终止...\n");
   
       while (1) {
           // 模拟进程工作
           sleep(1);
       }
   
       return 0;
   }

在这个示例中，当程序运行时，如果用户按下Ctrl+C，就会收到SIGINT信号，然后调用sigint_handler函数来处理信号，输出一条消息并退出程序。

使用共享内存进行进程间通信的示例： 假设有两个进程，一个进程写入数据到共享内存，另一个进程读取数据。以下是一个简单的示例：

进程A（写入数据）：

#include <stdio.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>

int main() {
    key_t key = ftok("shmfile", 65);
    int shmid = shmget(key, 1024, 0666|IPC_CREAT);
    char *str = (char*) shmat(shmid, (void*)0, 0);

    strcpy(str, "Hello, shared memory!");

    shmdt(str);
    return 0;
}

进程B（读取数据）：

#include <stdio.h>
#include <sys/shm.h>

int main() {
    key_t key = ftok("shmfile", 65);
    int shmid = shmget(key, 1024, 0666|IPC_CREAT);
    char *str = (char*) shmat(shmid, (void*)0, 0);

    printf("从共享内存读取的数据：%s\n", str);

    shmdt(str);
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
    return 0;
}

这个示例中，进程A将数据写入共享内存，进程B从共享内存读取数据，并在完成后删除共享内存。