linux下的進程間通訊

1.進程通訊的幾種不同形式

1）訊息傳遞：管道、FIFO、訊息佇列

2）同步：互斥鎖、條件變數、讀寫鎖、檔案與記錄鎖、號誌

3）共用記憶體區：匿名共用記憶體區、有名共用記憶體區

4）遠端程序呼叫：Solaris門、sun RPC

 

2.進程間共用資訊的方法

 

 

 

3.IPC對象的持久性

1）隨進程的持久性

一直存在到開啟該對像的最後一個進程關閉該對象；

如：管道和FIFO.

2）隨核心的持久性

一直存在到核心重新自舉或顯式刪除該對象為止；

如：System V訊息佇列、號誌和共用記憶體區；

      Posix訊息佇列、號誌和共用記憶體區；

3）隨檔案的持久性

一直存在到顯式刪除該對象為止；

如：Posix訊息佇列、號誌和共用記憶體區，使用對應檔實現時；

 

 

 

 

 

 4. 無名管道：只能用於fork之間進程的操作。

 

命令使用：
cut -f1 -d: </etc/group | sort
/etc/group作為cut命令的輸入，使用重新導向技術；
cut命令的輸出，作為sort的輸入，使用管道技術；

 

相關函數：

標頭檔：#include <unistd.h>

int pipe(int filedes[2]);
功能：建立管道；
參數：filedes[0]        OUT        從管道讀資料描述符；
         filedes[1]        OUT        向管道寫資料描述符；    
返回：0，執行成功；
     -1，執行失敗；設定errno。
說明：filedes[0]用O_RDONLY方式開啟；
      filedes[1]用O_WRONLY方式開啟；
      使用結束時，要確保兩個檔案描述符全部關閉。使用close();
      使用時，一個進程讀管道資料，另一個進程寫管道資料；
      當向管道寫資料時，需要關閉讀檔案描述符。同時，對應的讀管道資料的進程要
      關閉寫資料檔案描述符。

 

標頭檔：#include <stdio.h>

FILE *popen(const char *command, const char *mode);
功能：建立管道,然後fork一個子進程，接著執行一個exec調用，調用/bin/sh -c執行儲存在command
      中的命令字串。
參數：command       IN        指向命令字串的指標；
      mode         IN        r(or)w；    
返回：用於讀寫的檔案流，執行成功；
      NULL，執行失敗；設定errno。
說明：mode = r,popen返回的FILE流指標用於讀command的標準輸出；
      mode = w,popen返回的FILE流指標用於向command的標準輸入寫資料。

 

int pclose(FILE *stream);
功能：關閉I/O流。
參數：stream       IN        指定的檔案流；
返回：退出狀態，執行成功；
      -1，執行失敗。
說明：

 

 

 

 

 

 

 

 

/******************************************進程通訊

****************************************************/
/*無名管道：只能用於fork之間進程的操作。
命令使用：
cut -f1 -d: </etc/group | sort
/etc/group作為cut命令的輸入，使用重新導向技術；
cut命令的輸出，作為sort的輸入，使用管道技術；

相關函數：
標頭檔：#include <unistd.h>
int pipe(int filedes[2]);
功能：建立管道；
參數：filedes[0]        OUT        從管道讀資料描述符；
      filedes[1]        OUT        向管道寫資料描述符；    
返回：0，執行成功；
     -1，執行失敗；設定errno。
說明：filedes[0]用O_RDONLY方式開啟；
      filedes[1]用O_WRONLY方式開啟；
      使用結束時，要確保兩個檔案描述符全部關閉。使用close();
      使用時，一個進程讀管道資料，另一個進程寫管道資料；
      當向管道寫資料時，需要關閉讀檔案描述符。同時，對應的讀管道資料的進程要
      關閉寫資料檔案描述符。

標頭檔：#include <stdio.h>
FILE *popen(const char *command, const char *mode);
功能：建立管道,然後fork一個子進程，接著執行一個exec調用，調用/bin/sh -c執行儲存在command
      中的命令字串。
參數：command       IN        指向命令字串的指標；
      mode         IN        r(or)w；    
返回：用於讀寫的檔案流，執行成功；
      NULL，執行失敗；設定errno。
說明：mode = r,popen返回的FILE流指標用於讀command的標準輸出；
      mode = w,popen返回的FILE流指標用於向command的標準輸入寫資料。

int pclose(FILE *stream);
功能：關閉I/O流。
參數：stream       IN        指定的檔案流；
返回：退出狀態，執行成功；
      -1，執行失敗。
說明：
*/

/*有名管道(FIFO)：能用於無關進程之間的操作。
命令使用：
mkfifo [option] name
mkfifo -m 600 fifo1
建立一個名為fifo的管道；
相關函數：
標頭檔：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
功能：用mode指定的許可權位建立一個名為pathname的FIFO。
參數：pathname     IN   FIFO名字
      mode         IN   FIFO的許可權
返回：0,執行成功；
     -1,執行失敗；
說明：mode中的值會被進程中的umask修改。
      修改規則為mode&~umask
      可能返回的錯誤值：EACCESS、EECIST、ENAMETOOLONG、ENOENT、ENOSPC、ENOTDIR、EROFS。

開啟、讀寫、刪除、讀取、寫入操作等同與對檔案操作；
使用函數open、close、unlink、read、write。
注意：FIFO兩端都必須在使用之前開啟；
      開啟時通過使用O_NONBLOCK可以使讀寫操作立即返回。

相關問題：
如何擷取和設定進程的umask。
答案：通過umask函數。具體參照本檔案中umask函數的說明。

/*********************************IPC*******************************/
在建立一個system v ipc對象的時候，進程的umask不會修改對象的存取權限；
如果沒有設定存取權限，模式為0，所有人都沒有對它的讀寫權。

/*共用記憶體
命令：ipcs -m 列印共用記憶體；
標頭檔：
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
函數：
int shmget(key_t key, int size, int flags);
功能：建立一個新的共用記憶體段，或者返回key指定的共用記憶體段的標示。
參數：key     IN   共用段關鍵字.
      size    IN   共用段的大小.
      flags   IN   建立標誌.
返回：段標識符,執行成功
      -1,執行失敗；
說明：key:IPC_PRIVATE,系統隨機指定一個索引值；
          也可以有ftok()函數產生；
          也可以自己在標頭檔中定義該索引值。
      size:建立共用段的大小，受處理器本身頁大小的限制。
           INTEL 4KB，ALPHA 8KB。
      flag:IPC_CREAT、IPC_EXCL和一組許可權位（模式）按位”或“的結果。
           IPC_EXCL：當段已經存在時，返回-1，而不是段標示符；
           IPC_CREAT：如果沒有和KEY關聯的段就建立一個新段。

char *shmat(int shmid, char *shmaddr, int flags);
功能：附加共用記憶體段到調用進程地址空間中。
參數：shmid      IN   共用段標識符.
      shmaddr    IN   共用段的進程映像地址，一般設定為0由進程自動分配。
      flags      IN   讀寫標誌.SHM_RDONLY,該段唯讀，預設可讀寫。
返回：附加段地址,執行成功
      -1,執行失敗；
說明：
int shmds(char *shmaddr);
功能：將進程地址空間中的附加記憶體共用段分離出去。
參數：
      shmaddr    IN   shmat的傳回值。
返回：0,執行成功
      -1,執行失敗；
說明：
*/

/*訊息佇列
命令：ipcs -q
標頭檔：
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
函數：
int msgget(key_t key, int flags);
功能：返回新的或已有隊列的隊列ID。
參數：key     IN   訊息佇列關鍵字.
      flags   IN   建立標誌。
返回：0,執行成功
      -1,執行失敗；
說明：key:IPC_PRIVATE,系統隨機指定一個索引值；
          也可以自己在標頭檔中定義該索引值。
      flag:IPC_CREAT和一組許可權位（模式）按位”或“的結果。
           IPC_CREAT：如果沒有和KEY關聯的段就建立一個新段。

int msgsnd(int msqid, const void *ptr, size_t nbytes, int flags);
功能：向隊列中寫入訊息。
參數：msqid     IN   訊息佇列id號。
   ptr    IN  指向msgbuf結構的指標。
   nbytes    IN  添加訊息的位元組數
      flags    IN   建立標誌。
返回：0,執行成功
      -1,執行失敗；設定錯誤變數為EAGAIN、EACCES、EFAULT、EIDRM、EINTR、EINVAL、ENOMEM。
說明：struct msgbuf{
      long mtype;/*任何大於0的值*/
      char mtext[1];/*長度為nbytes-末尾的null字元*/
   };
   訊息不應該以null結尾；
  
   flag：0,          阻塞方式；
      IPC_NOWAIT, 非阻塞方式；

int msgrcv(int msqid, void *ptr, size_t nbytes, long type, int flags);
功能：刪除從隊列返回的訊息。
參數：msqid     IN   訊息佇列id號。
   ptr    IN  指向msgbuf結構的指標。
   nbytes    IN  讀取訊息的位元組數.
   type      IN   決定返回哪個訊息。
      flags    IN   建立標誌。
返回：0,執行成功
      -1,執行失敗；設定錯誤變數為EAGAIN、EACCES、EFAULT、EIDRM、EINTR、EINVAL、ENOMEM。
說明：type：0，返回隊列中的第一條訊息；
        大於0，返回msg_type等於type的第一條訊息；
        小於0，返回msg_type為小於等於type絕對值的最小值的第一條訊息；  
   flag：MSG_NOERROR, 返回的訊息比nbytes位元組多，截斷到nbytes位元組；
         否則返回-1，設定errno值為E2BIG，訊息仍舊在隊列中。
      IPC_NOWAIT, 沒有指定類型的訊息，立即返回，設定ENOMSG；
      否則阻塞。
     
int msgctl(int msgid, int cmd, struct msgid_ds *buf);
功能：根據cmd不同值進行不同的操作。
參數：msqid     IN   訊息佇列id號。
   cmd       IN   。
      buf      OUT  擷取隊列的msgid_ds結構。
返回：0,執行成功
      -1,執行失敗；設定錯誤變數為EAGAIN、EACCES、EFAULT、EIDRM、EINTR、EINVAL、ENOMEM。
說明：cmd：IPC_RMID,刪除隊列msgid；
           IPC_STAT,用隊列的msgid_ds結構填充buf，並可以查看隊列的內容而不會刪除任何訊息。
           IPC_SET,可以改變隊列的UID、GID、訪問模式和隊列的最大位元組數。
*/
/*號誌
命令：ipcs -s
標頭檔：
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
函數：
int semget(key_t key, int nsems, int flags);
功能：同另外兩種IPC對象。
int semop(int semid, struct sembuf *semops, unsigned nops);
功能：
參數：
返回：
說明：struct sembuf{
          short sem_num;
          short sem_op;
          short sem_flg;
          }
      sem_num是號誌的編號，其值從0到nsems-1;
      sem_op是執行的操作；為正，號誌控制的資源被釋放，而且號誌的值增加；
                          為負，調用進程表示它將等待直到受控資源被釋放，此時號誌的值減小而資源被調用進程加鎖；
                          為0， 調用進程阻塞直到號誌變為0；如果號誌已經是0，調用立即返回。
      sem_flg調整semop的行為；
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg);
功能：
參數：
返回：
說明：
*/

 

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