目录
进程间通信
进程间通信方式
1..早期的进程间通信方式
无名管道、有名管道、信号
2.system V IPC对象
共享内存、信号灯集、消息队列
3.BSD
socket套接字
无名管道
特点
1..只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信
2.半双工的通信模式，具有固定的读端和写端
3.管道可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写可以使用文件IO如read、write函数.
4.管道是基于文件描述符的通信方式。当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符fd[0]和fd[1]。其中fd[0]固定用于读管道，而fd[1]固定用于写管道。
读写特性
1.当管道中无数据时，读操作会阻塞；管道中无数据时，将写端关闭，读操作会立即返回
2.管道中装满（管道大小64K）数据写阻塞，一旦有4k空间，写继续
3.只有在管道的读端存在时，向管道中写入数据才有意义。否则，会导致管道破裂，向管道中写入数据的进程将收到内核传来的SIGPIPE信号 (通常Broken pipe错误)。Broken pipe：管道破裂
函数接口
#include <unistd.h>
int pipe(int fd[2])
功能：创建无名管道
参数：文件描述符 fd[0]:读端 fd[1]:写端
返回值：成功 0
失败 -1
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
char a[32] = "";
char buf[65536] = "";
char buf1[4096] = "";
int fd[2] = {0};
if (pipe(fd) < 0)
{
perror("创建管道文件失败");
return -1;
}
printf("%d %d\n", fd[0], fd[1]);
// 管道破裂
// close(fd[0]);
// write(fd[1], "hello", 5);
// printf("hello world\n");
// 管道中写满64k数据，继续写会阻塞，需取出4k空间
// write(fd[1], buf, 65536);
// read(fd[0], buf1, 4096);
// write(fd[1], "h", 1);
// printf("hello world\n");
// 读写操作
// write(fd[1], "hello", 5);
// close(fd[0]);
// read(fd[0], a, 32);
// printf("%s\n", a);
// read(fd[0], a, 32);
// printf("%s\n", a);
return 0;
}
有名管道
特点
1.有名管道可以使互不相关的两个进程互相通信
2.有名管道可以通过路径名来指出，并且在文件系统中可见，但内容存放在内存中
3.进程通过文件IO操作有名管道
4.有名管道遵循先进先出规则
5.不支持如lseek() 操作
函数接口
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>int mkfifo(const char *filename,mode_t mode);
功能：创健有名管道
参数：filename：有名管道文件名
mode：权限
返回值：成功：0
失败：-1,并设置errno号
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
char buf[32] = "";
if (mkfifo("fifo", 0666) < 0)
{
if (errno == EEXIST)
{
printf("mkfifo创建已存在\n");
}
else
{
printf("mkfifo创建失败");
return -1;
}
}
else
{
printf("mkfifo创建成功\n");
}
int fd = open("fifo", O_RDWR);
if (fd < 0)
{
perror("打开文件fifo失败");
return -1;
}
write(fd, "hello", 5);
read(fd, buf, 32);
printf("%s\n", buf);
return 0;
}
读写特性
1.只写方式，写阻塞(阻塞在打开文件的位置)，一直到另一个进程把读打开
2.只读方式，读阻塞(阻塞在打开文件的位置)，一直到另一个进程把写打开
3.可读可写，如果管道中没有数据，读阻塞
无名管道和有名管道的区别
| 无名管道 | 有名管道 | |
| 使用场景 | 只能用在亲缘关系的进程 | 可以用在不相关的任意进程中 |
| 特点 | 1.有固定的读端和写端 2.使用文件IO进行操作 3.先入先出原则 4.不支持lseek()操作 5.存放在内核空间 | 1.在文件系统中存在真实的管道文件 2.使用文件IO进行操作 3.先入先出原则 4.不支持lseek()操作 5.存放在内核空间 |
| 操作 | 直接进行读写操作 | 先打开管道文件，再进行读写操作 |
| 函数 | pipe() | mkfifo() |
信号
信号的概念
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
信号可以直接进行用户空间进程和内核进程之间的交互，内核进程也可以利用它来通知用户空间进程发生了哪些系统事件。
如果该进程当前并未处于执行态，则该信号就由内核保存起来，直到该进程恢复执行再传递给它；如果一个信号被进程设置为阻塞，则该信号的传递被延迟，直到其阻塞被取消时才被传递给进程。
信号的分类
在Linux中，信号被分为不可靠信号和可靠信号，一共64种，可以通过kill -l命令来查看
1.不可靠信号：也称为非实时信号，不支持排队，信号可能会丢失，比如发送多次相同的信号，进程只能收到一次，信号值取值区间为1~31
2.可靠信号：也称为实时信号，支持排队，信号不会丢失，发多少次，就可以收到多少次，信号值取值区间为34~64
信号的处理方式
1.忽略信号：不做任何处理
2.捕捉信号：执行自定义的信号处理函数
3.执行(缺省)默认操作：Linux系统中对每种信号规定了默认操作，即执行信号默认的功能
信号产生的方式
对于前台进程，用户可以输入特殊字符来发送，比如输入 Ctrl c
系统状态变化：比如alarm定时器到期时将引起SIGALRM信号
在终端运行kill命令或在程序中调用kill函数
信号
SIGKILL：结束进程，不能被忽略不能被捕捉 9
SIGSTOP：结束进程，不能被忽略不能被捕捉，停止信号 19
SIGCHLD：子进程状态改变时给父进程发的信号,不会结束进程 17
SIGINT：结束进程，对应的快捷方式 ctrl c 2
SIGTSTP：暂停信号，对应的快捷方式 ctrl z 20
SIGQUIT：退出信号，对应的快捷方式 ctrl \ 3
SIGALRM：闹钟信号，alarm函数设置定时，当到设定的时间时，内核会向进程发送此信号结束进程 14
SIGTERM：结束终端进程，kill使用时不加数字默认是此信号 15
信号函数
发送信号
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);
功能：信号发送
参数：pid：指定进程
sig：要发送的信号
返回值：成功 0
失败 -1
int raise(int sig);
功能：进程向自己发送信号
参数：sig：信号
返回值：成功 0
失败 -1
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
// kill(getpid(), SIGKILL);
raise(SIGKILL);
while (1);
return 0;
}
闹钟信号
#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds)
功能：在进程中设置一个定时器
参数：seconds：定时时间，单位为秒
返回值：
如果调用此alarm()前，进程中已经设置了闹钟时间，则返回上一个闹钟时间的剩余时间，否则返回0。
注意：一个进程只能有一个闹钟时间。如果在调用alarm时已设置过闹钟时间，则之前的闹钟时间被新值所代替
int pause(void);
功能：用于将调用进程挂起，直到收到信号为止。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
int n = alarm(3);
printf("%d\n", n);
sleep(1);
n = alarm(5);
printf("%d\n", n);
pause(); // 用于将我们的进程挂起（形成阻塞），直到收到信号为止
return 0;
}