系統(tǒng)編程--進(jìn)程間通信

四種方式

管道（僅有血緣關(guān)系的使用）
信號（開銷小）
套接字
共享映射區(qū)

一裂垦、管道

linux下文件類型共七種：
普通顺囊，目錄，軟鏈接
字符缸废，塊包蓝，管道，套接字-----偽文件企量，不占用磁盤测萎，僅占用內(nèi)存緩沖區(qū)。

管道需要保證單向流通届巩，不能有第三方連通管道

1.1 管道的特點

由兩個文件描述符引用硅瞧，一個表示讀，一個表示寫
規(guī)定數(shù)據(jù)從寫端流向讀端
由環(huán)形隊列實現(xiàn)恕汇，借助內(nèi)存緩沖區(qū)（大小4k）腕唧，因此讀取后就消失
無論匿名還是有名，讀取之后數(shù)據(jù)就會消失

弊端

不能自己讀自己寫
每個數(shù)據(jù)只能讀取一次
半雙工通信瘾英，單向流動
只能在有公公祖先的進(jìn)程使用管道

1.2 PIPE（）

int pipe(int pipefd[2])
//參數(shù)fd[0]讀端     fd[1]寫端
//成功返回0枣接，失敗-1

例子

int fd[2];
pipe(fd);
pid_t pid=fork();
char buf[1024];
//每個進(jìn)程都有讀寫兩端連接管道
if(pid>0){
close(fd[0]);//關(guān)閉讀
write(fd[1],"hello",strlen("hello"));//父親寫
close(fd[1]);

}
else{
close(fd[1]);//關(guān)閉寫
ret=read(fd[0],buff,sizof(buff));//兒子讀
}

1.3 管道讀寫行為

讀
如果管道中無數(shù)據(jù)

若寫端全部關(guān)閉，read返回0缺谴；
若寫端未關(guān)閉但惶，則阻塞（讓出cpu）

寫
如果讀端關(guān)閉，則異常終止

如果讀端未關(guān)閉

管道已滿，write阻塞
未滿膀曾，正常讀寫

1.4 有名管道FIFO（創(chuàng)建管道文件）

//命令行
mkfifo filename

#include<sys/stat.h>
//庫函數(shù)县爬，man 3 mkfifo

int mkfifo(char * filename,mode_t mode);

1.4.1 實例，搭配sprintf使用

用sprintf將要寫的數(shù)據(jù)存儲

//1.創(chuàng)建fifo文件添谊，mkfifo myfifo
//2.編寫兩個.c文件财喳，相當(dāng)于兩個無血緣關(guān)系的進(jìn)程
//fifo_w：
char buf[4096];
int fd=open("myfifo",O_WRONLY);
while(1){
sprintf(buf,"hello fifo %d\n",i++);
write(fd,buf,strlen(buf));
sleep(1);
}


//fifo_r:
char buf[4096];
int fd=open("myfifo",O_RDONLY);
while(1){
len=read(fd,buf,sizeof(buf));
write(STDOUT_FILENO,buf,len);
sleep(1);
}

二、存儲映射mmap

將磁盤映射到內(nèi)存,即可以通過指針來操作文件斩狱，操作的目標(biāo)還是文件所以可以無血緣通信

/*
void*指任意返回類型耳高，用任何指針都可以

addr:一般填NULL，表示系統(tǒng)自己分配映射地址
length：<文件大小所踊，否則會出總線錯誤
prot：共享映射區(qū)讀寫屬性 PROT_READ祝高、PROT_WRITE、PROT_READ | PROT_WRITE
flags：標(biāo)注共享內(nèi)存屬性 MAP_SHARED污筷、MAP_RIVATE
offset：偏移位置，需要是4k的整數(shù)倍
return：映射的首地址
              MAP_FAILED.errno

*/
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);

案例

char * c=mmap(xxxxx);
strcpy(c,"hello");

2.1 munmap

int munmap(void *addr, size_t len);
//釋放映射區(qū)

2.2 mmap保險調(diào)用方式

fd=open(文件名, O_RDWR);
mmap(NULL,有效文件大小, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd,0);

2.3 mmap父子間通信

        int fd=open("mmap.txt",O_CREAT|O_RDWR,0644);
        ftruncate(fd,50);
        int len=lseek(fd,0,SEEK_END);
        char * p=mmap(NULL,len,PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd,0);

         if(p==MAP_FAILED){
               perror("mmap error");
                  exit(1);
          }
          pid=fork();

          if(pid==0){
            strcpy(p,"i am child");
          }else{
            sleep(1);
            strcpy(p+strlen(p),"i am father");
            printf("%s",p);
            wait(NULL);
       }

通過讀寫同一個指針乍赫，來進(jìn)行通信

2.3 mmap無血緣通信

//兩個文件瓣蛀，一個讀一個寫，mmap_w,mmap_r
//mmap_w同上
//mmap_r:
   int fd=open("mmap.txt",O_RDONLY,0644);
   int len=lseek(fd,0,SEEK_END);
   char * p=mmap(NULL,len,PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd,0);
    printf("%s",p);

mmap內(nèi)部數(shù)據(jù)可以多次讀取雷厂，fifo不行

三惋增、信號

信號產(chǎn)生和處理都是由內(nèi)核操作
阻塞信號集：對此集合信號設(shè)置屏蔽，當(dāng)屏蔽x信號之后改鲫，再收到該信號诈皿，就對該信號進(jìn)行處理推后（）
未決信號集：未處理的信號

3.1 信號的處理方式

執(zhí)行默認(rèn)動作
忽略
捕捉（執(zhí)行用戶處理函數(shù)）

3.2 信號四要素

名稱
編號
信號對應(yīng)事件
信號默認(rèn)處理動作

3.3 常規(guī)信號

SIGHUP： 當(dāng)用戶退出shell時，由該shell啟動的所有進(jìn)程將收到這個信號像棘，默認(rèn)動作為終止進(jìn)程稽亏。
SIGINT：當(dāng)用戶按下了<ctr+C>組合鍵時，用戶終端向正在運行中的由該終端啟動的程序發(fā)出此信號缕题。默認(rèn)動作為終止進(jìn)程
SIGQUIT：當(dāng)用戶按下<ctrI+\>組合鍵時產(chǎn)生該信號截歉，用戶終端向正在運行中的由該終端啟動的程序發(fā)出些信號。默認(rèn)動作為終止進(jìn)程
SIGILL：CPU檢測到基進(jìn)程執(zhí)行了非法指令烟零。默認(rèn)動作為終止進(jìn)程并產(chǎn)生core文件瘪松。
SIGTRAP：該信號由斷點指令或其他trap指令產(chǎn)生。默認(rèn)動作為終止里程并產(chǎn)生core文件锨阿。
SIGABRT：調(diào)用abort函數(shù)時產(chǎn)生該信號宵睦。默認(rèn)動作為終止進(jìn)程并產(chǎn)生core文件。
SIGBUS：非法訪問內(nèi)存地址墅诡，包括內(nèi)存對齊出錯壳嚎，默認(rèn)動作為終止進(jìn)程并產(chǎn)生core文件。
SIGFPE：在發(fā)生致命的運算錯誤時發(fā)出。不僅包括浮點運算錯誤诬辈，還包括溢出及除數(shù)為0等所有的算法錯誤酵使。默認(rèn)動作為終止進(jìn)程并產(chǎn)生core文件
SIGKILL：無條件終止進(jìn)程。本信號不能被忽略焙糟，處理和阻塞口渔。默認(rèn)動作為終止進(jìn)程。它向系統(tǒng)管理員提供了可以殺死任何進(jìn)程的方法穿撮。
SIGUSR1：用戶定義的信號缺脉。即程序員可以在程序中定義并使用該信號。默認(rèn)動作為終止進(jìn)程悦穿。
SIGSEGV：指示進(jìn)程進(jìn)行了無效內(nèi)存訪問攻礼。默認(rèn)動作為終止進(jìn)程并產(chǎn)生core文件。
SIGUSR2：另外一個用戶自定義信號栗柒，程序員可以在程序中定義并使用該信號礁扮。默認(rèn)動作為終止進(jìn)程。
SIGPIPE:：Broken pipe向一個沒有讀端的管道寫數(shù)據(jù)瞬沦。默認(rèn)動作為終止進(jìn)程太伊。
SIGALRM：定時器超時，超時的時間由系統(tǒng)調(diào)用alarm設(shè)置逛钻。默認(rèn)動作為終止進(jìn)程僚焦。
SIGTERM：程序結(jié)束信號，與SIGKILL不同的是曙痘，該信號可以被陽塞和終止芳悲。通常用來要示程序正常退出。執(zhí)行shell命令Kll時边坤，缺省產(chǎn)生這個信號名扛。默認(rèn)動作為終止進(jìn)程。
SIGSTKFLT： Linux 早期版本出現(xiàn)的信號茧痒，現(xiàn)仍保留向后兼容罢洲。**默認(rèn)動作為終止進(jìn)程。（不用）
SIGCHLD：子進(jìn)程狀態(tài)發(fā)生變化時文黎，父進(jìn)程會收到這個信號惹苗。默認(rèn)動作為忽略這個信號。
SIGCONT：如果進(jìn)程已停止耸峭，則使其繼續(xù)運行桩蓉。默認(rèn)動作為繼續(xù)/忽略。
SIGSTOP：停止進(jìn)程的執(zhí)行劳闹。信號不能被忽略院究，處理和阻塞洽瞬。默認(rèn)動作為暫停進(jìn)程。
SIGTSTP：停止終端交互進(jìn)程的運行业汰。按下<ctrl+z>組合鍵時發(fā)出這個信號伙窃。默認(rèn)動作為暫停進(jìn)程。

3.4 alarm

設(shè)置定時器样漆，結(jié)束后向進(jìn)程發(fā)送SIGALARM为障，結(jié)束進(jìn)程，返回0或者剩余時長放祟，
重新調(diào)用alarm會打斷當(dāng)前鳍怨，返回剩余時間。
因此暫停alarm使用alarm(0);

int alarm(int seconds);

3.5 信號集的操作（未決跪妥，阻塞）

3.5.1 信號集的設(shè)置

sigset_t set;     //設(shè)置信號集

int sigemptyset(sigset_t * set);    //清空信號集
int sigfillset(sigset_t * set);    //將信號集全部置1
int sigaddset(sigset_t * set,int signum);      //將某個信號加入信號集 1
int sigdelset(sigset_t *set,int signum)     //將某個信號清出信號集 0
int sigismember(const sigset_t *set, int signum);    //判斷某個信號是否在信號集

3.5.2 sigprocmask

設(shè)置阻塞信號集

 int sigprocmask(int how, const sigset_t *restrict set, sigset_t *restrict oset);
//
/*
how的取值
SIG_BLOCK    設(shè)置阻塞
SIG_UNBLOCK    取消阻塞
SIG_SETMASK    用自定義mask替換set

oldset：傳出參數(shù)鞋喇，舊有的mask
*/

3.5.3 sigpending

查看未決信號集

int sigpending(sigset_t *set);
//set 傳出參數(shù)，查看未決信號集

案例

//設(shè)置ctrl c阻斷
sigset_t set,oldset,tempset;
sigemptyset(&set);
sigaddset(&set,SIGINT);
int ret=sigprocmask(SIG_BLOCK,&set眉撵，&oldset);
sigpending(&tempset);
for(int i=1;i<32;i++)
  if(sigismember(set,i))
          putchar(1);
else
          putchar(0);

3.6 信號捕捉

注冊一個信號捕捉函數(shù)

#include<signal.h>
//該操作又signal和sigaction函數(shù)
 signal(int sig, sig_t func);

 int sigaction(int sig, const struct sigaction * act, struct sigaction * oact);

3.7 信號回收子進(jìn)程

3.7.1 SIGCHILD

產(chǎn)生條件：子進(jìn)程狀態(tài)發(fā)生變動侦香，包括終止暫停等

void catch_child(int signo){
     wait(NULL);
     return;
  }
 
父進(jìn)程執(zhí)行：
struct sigaction act;
act.sa_handler=catch_child；
sigemptyset(&act.sa_mask);
act.sa_flags=0;
sigaction(SIGCHLD,&act,NULL);

四纽疟、本地套接字

兩通信者鄙皇，互相創(chuàng)建兩個socket，通過socket連接建立通信

server.c

int lfd=socket(AF_UNIX,SOCK_STREAM / SOCK_DGRAM,0);
struct sockaddr_un addr;
/*
struct sockaddr_un{
_kernel_sa_family_t sun_family;      //AF_UNIX
char sun_path[UNIX_PATH_MAX];      //socket文件名
};
*/
strcpy(addr.sun_path,"srv.socket");
int len=offsetof(struct sockaddr_un,sun_path)+strlen("srv.socket");
unlink("srv.socket");
bind(fd,(struct sockaddr*)&addr,len);//bind函數(shù)調(diào)用成功時仰挣，會創(chuàng)建一個socket，為了保證創(chuàng)建成功缠沈，在bind之前會調(diào)用unlink
listen(lfd,28);


while(1){
socklen_t clen=sizeof(caddr);
accept(lfd,(struct sockaddr*)&caddr,&len);
}

client.c

int cfd=socket(AF_UNIX,SOCK_STREAM / SOCK_DGRAM,0);
struct sockaddr_un caddr,saddr;
/*
struct sockaddr_un{
_kernel_sa_family_t sun_family;      //AF_UNIX
char sun_path[UNIX_PATH_MAX];      //socket文件名
};
*/
strcpy(caddr.sun_path,"clie.socket");
int len=offsetof(struct sockaddr_un,sun_path)+strlen("clie.socket");
unlink("clie.socket");
bind(fd,(struct sockaddr*)&addr,len);

saddr.sun_family=AF_UNIX;
strcpy(saddr.sun_path,"srv.socket");
int len=offsetof(struct sockaddr_un,sun_path)+strlen("srv.socket");
connect(cfd,(struct sockaddr*)&saddr,len);