IO——进程间通讯 IPC

1. 进程间通信方式

(1) 早期进程间通信:
无名管道(pipe)、有名管道(fifo)、信号(signal)
(2) system V IPC:
共享内存(shared memory)、消息队列(message queue)、信号灯集(semaphore set)
(3) BSD:
套接字(socket)

2. 无名管道

2.1特点

(1) 只能用于具有亲缘关系的进程(父子)之间的通信
(2) 半双工的通信模式,具有固定的读端fd[0]和写端fd[1]。
(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。

2.2函数接口

int pipe(int fd[2])//传int 数组首地址即可
    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

2.3注意事项

(1) 当管道中无数据,读操作会阻塞
当管道中有数据关闭写端,可以将数据读出。
当管道中无数据关闭写端,读操作会立即返回。
(2) 管道中写满(管道大小64K)数据写操作会阻塞,一旦用4K空间(满后,至少读出4k大小数据后才能继续写),写继续
(3) 只有当管道读端存在时,向管道中写入数据才有意义。否则会导致管道破裂,向管道中写入数据进程会收到来自内核的SIGPIPE信号(通常时Broken pipe错误)

3. 有名管道

3.1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。但是读写数据不会存在文件中,而是在管道中。(生成管道文件)
  3. 进程通过文件IO来操作有名管道
  4. 有名管道遵循先进先出规则(所以不能定位)
  5. 不支持如lseek() 操作

3.2函数接口

int mkfifo(const char *filename,mode_t mode);
功能:创建有名管道
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
注意对错误的处理方式:
如果错误是file exist时,注意加判断,如:if(errno == EEXIST)(头文件errno.h别忘了加)

注:函数只是在路径下创建管道文件,往管道中写的数据依然写在内核空间。
先创建有名管道,然后用文件IO操作:打开、读写和关闭。

3.3 注意事项

  1. 只写方式打开阻塞,一直到另一个进程把读打开
  2. 只读方式打开阻塞,一直到另一个进程把写打开(所以先读先写没关系,但要读写都打开才行)
  3. 可读可写,如果管道中没有数据,读阻塞

3.4 有名管道和无名管道的区别

在这里插入图片描述

4. 信号

kill -l:显示系统中的信号
kill -num PID:给指定进程发送信号

4.1概念

1)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
2)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。
3)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。

4.2信号的响应方式

1)忽略信号:对信号不做任何处理,但是有两个信号不能忽略:即SIGKILL及SIGSTOP。
2)捕捉信号:定义信号处理函数,当信号发生时,执行相应的处理函数。
3)执行缺省操作:Linux对每种信号都规定了默认操作

4.3信号种类

SIGINT(2):中断信号,Ctrl+C 产生,用于中断进程
SIGQUIT(3):退出信号, Ctrl+\ 产生,用于退出进程并生成核心转储文件(vscode 不能使用,在linux终端可以使用)
SIGKILL(9):终止信号,用于强制终止进程。此信号不能被捕获或忽略。
SIGALRM(14):闹钟信号,当由 alarm() 函数设置的定时器超时时产生。
SIGTERM(15):终止信号,用于请求终止进程。此信号可以被捕获或忽略。termination
SIGCHLD(17):子进程状态改变信号,当子进程停止或终止时产生。
SIGCONT(18):继续执行信号,用于恢复先前停止的进程。
SIGSTOP(19):停止执行信号,用于强制停止进程。此信号不能被捕获或忽略。
SIGTSTP(20):键盘停止信号,通常由用户按下 Ctrl+Z 产生,用于请求停止进程。

4.4 函数接口

4.4.1信号发送和挂起

#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);
功能:给指定进程发送信号
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:向当前进程发送信号
参数:sig:信号
返回值:
    成功:0
    失败:-1
    相当于:kill(getpid(),sig);

int pause(void);
功能:用于将调用进程挂起,直到收到被捕获处理的信号为止。

4.4.2定时器

unsigned int alarm(unsigned int seconds)
功能:在进程中设置一个定时器。当定时器指定的时间到了时,它就向进程发送SIGALARM信号。系统对SIGALARM信号默认处理方式是退出进程(即收到闹钟信号退出进程)。
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。
常用操作:取消定时器alarm(0),返回旧闹钟余下秒数。

系统SIGALARM信号的响应默认是结束进程,如果不对闹钟信号进行捕捉那默认情况闹钟响了进程就直接结束了。

4.4.3 信号处理函数signal()

typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
功能:信号处理函数
参数:signum:要处理的信号
      handler:信号处理方式
          SIG_IGN:忽略信号  (忽略 ignore)
          SIG_DFL:执行默认操作 (默认 default)
          handler:捕捉信号 (handler为函数名,可以自定义)
                void handler(int sig){} //函数名可以自定义, 参数为要处理的信号
返回值:成功:设置之前的信号处理方式
        失败:-1

补充: typedef 给数据类型重命名的方式

#include <stdio.h>

//给普通数据类型int重命名
typedef int size4;        

//给指针类型int* 重命名
typedef int *int_p;       

//给数组类型int [10]重命名
typedef int intArr10[10]; 

//给函数指针void (*)()重命名
typedef void (*fun_p)(); 

void fun()
{
    printf("fun\n");
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    size4 a = 10;             //相当于int a
    int_p p = &a;             //相当于int* p
    intArr10 arr = {1, 2, 3}; //相当于int arr[10]
    fun_p fp = fun;           //相当于 void (* fp)();

    printf("%d\n", *p);
    printf("%d\n", arr[0]);
    fp();

    return 0;
}

5. 共享内存

1)共享内存是一种最为高效的进程间通信方式,进程可以直接读写内存,而不需要任何数据的拷贝。
2)为了在多个进程间交换信息,内核专门留出了一块内存区,可以由需要访问的进程
将其映射到自己的私有地址空间。进程就可以直接读写这一内存区而不需要进行数据的拷贝,从而大大提高的效率。
3) 由于多个进程共享一段内存,因此也需要依靠某种同步机制,如互斥锁和信号量等

5.2步骤

(1) 创建key值: ftok()
(2) 创建或打开共享内存:shmget()
(3) 映射共享内存到用户空间:shmat()
(4) 撤销映射:shmdt()
(5) 删除共享内存:shmctl()

5.3函数接口

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
功能:创建出来的具有唯一映射关系的一个key值,帮助操作系统用来标识一块共享内存
参数:
Pathname:已经存在的可访问文件的名字(存在的文件名即可,无关访问,但注意原文件的删除再创建会改变inode号,导致key值变化)
Proj_id:一个字符(因为只用低8位)
返回值:成功:key值
失败:-1
    // 将文件的索引节点号取出ls -i,前面加上proj_id得到key_t的返回值。如指定文件的索引节点号为65538,换算成16进制为 0x010002取后4位,而你指定的ID值为38,换算成16进制为0x26,则最后的key_t返回值为0x26010002。中间的01是系统编号。

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
功能:创建或打开共享内存
参数:
key  键值
size   共享内存的大小
shmflg   IPC_CREAT|IPC_EXCL|0777
    返回值:成功  shmid
出错    -1

    //当IPC_CREAT | IPC_EXCL时, 如果没有该块共享内存,则创建,并返回共享内存ID。若已有该块共享内存,则返回-1。

void  *shmat(int  shmid,const  void  *shmaddr,int  shmflg); //attaches
功能:映射共享内存,即把指定的共享内存映射到进程的地址空间用于访问
参数:
shmid   共享内存的id号
shmaddr   一般为NULL,表示由系统自动完成映射
如果不为NULL,那么有用户指定
shmflg:SHM_RDONLY就是对该共享内存只进行读操作
0     可读可写
返回值:成功:完成映射后的地址(后面的操作即可对开辟空间的地址进行操作)
出错:-1(地址)
用法:if((p = (char *)shmat(shmid,NULL,0)) == (char *)-1)

int shmdt(const void *shmaddr); //detaches
功能:取消映射
参数:要取消的地址
返回值:成功0  
失败的-1

int  shmctl(int  shmid,int  cmd,struct shmid_ds *buf); //control
功能:(删除共享内存),对共享内存进行各种操作
参数:
shmid   共享内存的id号
cmd     IPC_STAT 获得shmid属性信息,存放在第三参数
IPC_SET 设置shmid属性信息,要设置的属性放在第三参数
IPC_RMID:删除共享内存,此时第三个参数为NULL即可
buf    shmid所指向的共享内存的地址,空间被释放以后地址就赋值为null
返回:成功0 
失败-1
用法: shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);

5.4. 命令

ipcs -m: 查看系统中的共享内存
ipcrm -m shmid:删除共享内存

ps: 可能不能直接删除掉 还存在进程使用的共享内存。
这时候可以用ps -ef对进程进行查看,kill掉多余的进程后,再使用ipcs查看。

6. 信号灯集

线程: 全局变量, 同步通过信号量
初始化: sem_init(&sem,0,0);
申请资源:sem_wait(&sem); P操作 -1
释放资源:sem_post(&sem); V操作 +1

6.1 特点

信号灯(semaphore),也叫信号量,信号灯集是一个信号灯的集合。它是不同进程间或一个给定进程内部不同线程间同步的机制;
而Posix信号灯指的是单个计数信号灯:无名信号灯、有名信号灯。(咱们学的是无名信号灯)
System V的信号灯是一个或者多个信号灯的一个集合。其中的每一个都是单独的计数信号灯。
通过信号灯集实现共享内存的同步操作

6.2 步骤

(1) 创建key值: ftok
(2) 创建或打开信号灯集: semget
(3) 初始化信号灯: semctl
(4) PV操作: semop
(5) 删除信号灯集: semctl

6.3 命令

ipcs -s: 查看信号灯集
ipcrm -s semid: 删除指定的信号灯集
注意:有时候可能会创建失败,或者semid为0,所以用命令看看,删了重新创建就可以了。

6.4 函数接口

int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
功能:创建/打开信号灯
参数:key:ftok产生的key值
    nsems:信号灯集中包含的信号灯数目
    semflg:信号灯集的访问权限,通常为IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666
    返回值:成功:信号灯集ID
       失败:-1

int semctl ( int semid, int semnum,  int cmd…/*union semun arg*/);
功能:信号灯集合的控制(初始化/删除)
参数:semid:信号灯集ID
    semnum: 要操作的集合中的信号灯编号,信号灯编号从0开始
     cmd: 
        GETVAL:获取信号灯的值,返回值是获得值
        SETVAL:设置信号灯的值,需要用到第四个参数:共用体
        IPC_RMID:从系统中删除信号灯集合
返回值:成功 0
        失败 -1

        用法:
1. 初始化信号灯集:
需要 自定义 共用体
union semun{
    int val;
} mysemun;
mysemun.val=10;
semctl(semid,0,SETVAL,mysemun);  //把0号信号灯初始化

2. 获取信号灯初值: 函数semctl(semid,0,GETVAL); 的返回值就是信号灯的值

3. 删除信号灯集: semctl(semid,0,IPC_RMID);


int semop ( int semid, struct sembuf  *opsptr,  size_t  nops);
功能:对信号灯集合中的信号量进行PV操作
参数:semid:信号灯集ID
     opsptr:操作方式
     nops:  要操作的信号灯的个数 1个
返回值:成功 :0
      失败:-1
         struct sembuf {
             short  sem_num; // 要操作的信号灯的编号
             short  sem_op;  //    0 :  等待,直到信号灯的值变成0
             //   1  :  释放资源,V操作
             //   -1 :  申请资源,P操作                    
             short  sem_flg; // 0(阻塞),IPC_NOWAIT, SEM_UNDO
         };

用法:
申请资源P操作:
struct sembuf mysembuf;
mysembuf.sem_num = 0;
mysembuf.sem_op = -1;
mysembuf.sem_flg = 0;
semop(semid,&mysembuf,1);

释放资源V操作:
mysembuf.sem_num = 0;
mysembuf.sem_op = 1;
mysembuf.sem_flg = 0;
semop(semid,&mysembuf,1);

操作信号灯集:
注意:如果创建失败或者semid为0, 那就删除0重新执行创建就可以了(ipcs 查看semid,ipcrm -s semid 删除即可)

7. 消息队列

传统: 无名管道 有名管道 信号
system V: 共享内存 信号灯集 消息队列
按消息的类型添加或读取消息
队列原则

7.1 特点

消息队列是IPC对象(活动在内核级别的一种进程间通信的工具)的一种
一个消息队列由一个标识符 (即队列ID)来标识
消息队列就是一个消息的列表。用户可以在消息队列中添加消息、读取消息等
消息队列可以按照类型(自己设一个值作为类型)来发送/接收消息

7.2 步骤

(1) 创建key值: ftok
(2) 创建或打开消息队列 msgget()
(3) 添加消息:按照消息的类型把消息添加到已经打开的消息队列末尾 msgsnd()
(4) 读取消息: 可以按照消息类型把消息从队列中读走 msgrcv()
(5) 删除消息队列: msgctl()

7.3 操作命令

ipcs -q: 查看消息队列
ipcrm -q msgid: 删除消息队列
如果创建失败,也要先删除再创建

7.4 函数接口

int msgget(key_t key, int flag);
功能:创建或打开一个消息队列
参数:  key值
       flag:创建消息队列的权限IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666
    返回值:成功:msgid
       失败:-1

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t size, int flag); 
功能:添加消息
参数:msqid:消息队列的ID
      msgp:指向消息的指针。常用消息结构msgbuf如下:
          struct msgbuf{
            long mtype;          //消息类型
            char mtext[N]}//消息正文
   size:发送的消息正文的字节数
   flag:IPC_NOWAIT消息没有发送完成函数也会立即返回    
         0:直到发送完成函数才返回
返回值:成功:0
      失败:-1
              使用:msgsnd(msgid, &msg,sizeof(msg)-sizeof(long), 0)
              注意:消息结构除了第一个成员必须为long类型外,其他成员可以根据应用的需求自行定义。

int msgrcv(int msgid,  void* msgp,  size_t  size,  long msgtype,  int  flag);
功能:读取消息
参数:msgid:消息队列的ID
     msgp:存放读取消息的空间
     size:接受的消息正文的字节数(sizeof(msgp)-sizeof(long))
    msgtype:
            0:接收消息队列中第一个消息。
            大于0:接收消息队列中第一个类型为msgtyp的消息.
    小于0:接收消息队列中类型值不小于msgtyp的绝对值且类型值又最小的消息。
     flag:
           0:若无消息函数会一直阻塞
           IPC_NOWAIT:若没有消息,进程会立即返回ENOMSG
返回值:成功:接收到的消息的长度
      失败:-1

    int msgctl ( int msgqid, int cmd, struct msqid_ds *buf );
功能:对消息队列的操作,删除消息队列
参数:msqid:消息队列的队列ID
     cmd:
        IPC_STAT:读取消息队列的属性,并将其保存在buf指向的缓冲区中。
        IPC_SET:设置消息队列的属性。这个值取自buf参数。
        IPC_RMID:从系统中删除消息队列。
     buf:消息队列缓冲区
返回值:成功:0
      失败:-1
    用法:msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:/a/560388.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

泛微E9开发 快速隐藏明细表列

快速隐藏明细表列 1、隐藏列方法&#xff08;不作用&#xff0c;一直隐藏&#xff09; 在实际运用中&#xff0c;用户不需要但是需要间接使用的列&#xff0c;我们可以通过右击该列-【列自定义属性】-在“列自定义属性”菜单中启用“隐藏列”功能。 根据该方法设置的前端页…

基于Springboot的社区疫情返乡管控系统(有报告)。Javaee项目,springboot项目。

演示视频&#xff1a; 基于Springboot的社区疫情返乡管控系统&#xff08;有报告&#xff09;。Javaee项目&#xff0c;springboot项目。 项目介绍&#xff1a; 采用M&#xff08;model&#xff09;V&#xff08;view&#xff09;C&#xff08;controller&#xff09;三层体系…

OpenHarmony 上传和下载(API 10)教程~

介绍 本示例使用ohos.request接口创建上传和下载任务&#xff0c;实现上传、下载功能&#xff0c;hfs作为服务器&#xff0c;实现了文件的上传和下载和任务的查询功能。 效果预览 使用说明 1.本示例功能需要先配置服务器环境后使用&#xff0c;具体配置见上传下载服务配置。…

中颖51芯片学习7. printf重定向到串口与自定义日志输出函数

中颖51芯片学习7. printf重定向到串口与自定义日志输出函数 一、 printf 重定向1. 概念2. 实现方式3. C51 中printf数值格式化 二、日志函数1. 实现方案分析2. 代码&#xff08;1&#xff09;log_utils.h&#xff08;2&#xff09;main.c 3. 通过预定义宏实现日志分级输出&…

汇编语言88888

汇编语言安装指南 第一步&#xff1a;在github上下载汇编语言的安装包 网址&#xff1a;GitHub - HaiPenglai/bilibili_assembly: B站-汇编语言-pdf、代码、环境等资料B站-汇编语言-pdf、代码、环境等资料. Contribute to HaiPenglai/bilibili_assembly development by creat…

Flyweight 享元

意图 运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。 结构 其中 Flyweight描述一个接口&#xff0c;通过这个接口Flyweight可以接受并作用于外部状态。ConcreteFlyweight实现Flyweight接口&#xff0c;并作为内部状态&#xff08;如果有&#xff09;增加存储空间。ConcreteFlywe…

数字阅览室解决方案

一、方案概述 “数字阅览室”概念一经提出&#xff0c;就得到了广泛的关注&#xff0c;纷纷组织力量进行探讨、研究和开发&#xff0c;进行各种模型的试验。随着数字地球概念、技术、应用领域的发展&#xff0c;数字阅览室已成为数字地球家庭的成员&#xff0c;为信息高速公路…

vue3:树的默认勾选和全选、取消全选

实现的功能&#xff0c;上面有个选择框&#xff0c;当选中全部时&#xff0c;下方树被全选 代码&#xff1a; <template><div><el-select v-model"selectAll" style"margin-bottom: 10px;" change"handleSelectAllChange">&…

运行transformers报错check_min_version(“4.40.0.dev0“)

在huggingface &#xff08;transformers项目地址&#xff09;下载transformers的项目 并 python /transformers/examples/pytorch/language-modeling/run_clm.py 时报错 报错如下&#xff1a; 安装的 transformers 版本不对&#xff0c;这里安装了 4.39.3&#xff0c;实际想…

网站备案期间怎么关闭首页显示无法访问-文章及其它页面正常访问

自从做了开发者之后才发现每个人博主的需求都是不同的&#xff0c;的的确确颠覆了我的观点&#xff0c;无论是页面布局还是SEO相关的设置&#xff0c;可能是因为站点属性不同所以需求不同&#xff0c;慢慢的就会在主题加入一些自定接口来满足不同人的需求&#xff0c;有人需要P…

双链表的实现

我们知道链表其实有很多种&#xff0c;什么带头&#xff0c;什么双向啊&#xff0c;我们今天来介绍双向带头循环链表&#xff0c;了解了这个其他种类的链表就很简单了。冲冲冲&#xff01;&#xff01;&#xff01; 链表的简单分类 链表有很多种&#xff0c;什么带头循环链表&…

【c基础】文件操作

1.fopen和fclose函数 函数原型 FILE *fopen(const char *path, const char *mode); 参数解释&#xff1a; 返回值&#xff1a;fopen打开成功&#xff0c;则返回有效file的有效地址&#xff0c;失败返回NULL。path是文件路径&#xff0c;可以相对路径&#xff0c;可以绝对路径…

“手撕“三大特性之一的<继承>(上)

目录 一、为什么需要继承 二、什么是继承 三、继承怎么写 四、成员的访问 1.父类与子类的成员变量不同名 2.父类与子类的成员变量同名 3.父类与子类的成员方法不同名 4.父类与子类的成员方法同名 五、super关键字 一、为什么需要继承 先让我们看一段Java代码&#…

Unity地形关联出错的解决办法以及地形深度拷贝

问题 最近发现unity地形系统的一个bug&#xff0c;导入的场景地形数据关联错乱了&#xff0c;关联到别的场景的地形数据了&#xff0c;meta替换了也没用&#xff0c;不清楚它具体是怎么关联的。 看下面的案例&#xff1a; 可以看到正常这个场景的地形数据应该关联的是Scene_E…

力扣HOT100 - 142. 环形链表 II

解题思路&#xff1a; public class Solution {public ListNode detectCycle(ListNode head) {Set<ListNode> set new HashSet<>();while (head ! null) {if (!set.add(head)) {return head;}head head.next;}return null;} }

文心一言 VS 讯飞星火 VS chatgpt (241)-- 算法导论17.3 7题

七、为动态整数多重集 S (允许包含重复值)设计一种数据结构&#xff0c;支持如下两个操作&#xff1a;① INSERT(S,x) 将 x 插入 S 中&#xff1b;② DELETE-LARGER-HALF(S) 将最大的 ⌈|S|/2⌉ 个元素从S中删除。解释如何实现这种数据结构&#xff0c;使得任意 m 个 INSERT 和…

Linux的firewalld防火墙

介绍firewalld&#xff1a; ①、firewalld&#xff08;Dynamic Firewall Manager of Linux systems&#xff0c;Linux系统的动态防火墙管理器&#xff09;服务是默认的防火墙配置管理工具&#xff0c;它拥有基于CLI&#xff08;命令行界面&#xff09;和基于GUI&#xff08;图…

Web Tours系统使用说明书

1.系统简介 产品名称&#xff1a;LoadRunner的Web Tours系统 产品功能&#xff1a;注册和登录用户信息、订票办理、退片办理、查询已定票信息、退出系统 系统默认用户&#xff1a;用户名jojo 密码&#xff1a;bean 2. 功能简介 2.1 注册用户信息 点击 sign up now&#xff…

(自学用)正演理论

基于波动方程如何解决数值频散问题——快速正演方法 NAD方法&#xff1a; 怎样离散/逼近高阶偏导数&#xff08;如何采样&#xff09;&#xff1a; 传统方法是用某一点及其周围点的函数f的线性组合来逼近导数。只有函数值&#xff0c;要想提高精度&#xff0c;压制数值频散就必…

(C语言)fscanf与fprintf函数详解

目录 1 fprintf详解 1.1 向文件流中输入数据 1.2 向标准输入流写数据 2. fscanf函数详解 2.1 从文件中读取格式化数据 2.2 从标准输入流中读取格式化数据 1 fprintf详解 头文件&#xff1a;stdio.h 该函数和printf的参数特别像&#xff0c;只是多了一个参数stream&#…