进程间通信
进程间通信
- 前言
- 使用文件实现进程间的通信
- 使用管道实现进程间的通信
- 共享内存
- 以上三种通信方式的区别
- 信号量
- 信号
- 消息队列
1. 前言
进程间通信的方式可谓是面试热点，面试的时候也曾有幸被问到。当时呢是背的面试题，对进程间通信的原理也不是很了解。今天呢就深入了解进程间的通信。首先捋一捋进程间的通信有哪几种方式：
- socket
- 文件
- 管道
- 共享内存
- 信号
- 信号量
- 消息队列
2. 使用文件实现进程间的通信
文件：以磁盘作为信息的载体。示例：
- 服务器：提供日期时间服务。
客户端：读取服务器提供的数据或信息。
基本思想：
服务器进程将数据写入文件
客户端进程从文件中读出数据。
// server.c
include
include
include
include
include
include
int main(int argc, char * argv[])
{int fd;time_t now;char *message;if (argc!=2){printf("errror usage ! \nusage: server filename\n") ;exit(1);}if((fd=open(argv[1],O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC , 0644))==-1){perror("open");exit(1);}while(1){time (&now);message=ctime (&now) ;// lseek 改变文件读写指针的位置// SEEK_SET 文件的开始// 因为这里 time 的字节数始终相等，所以覆盖掉之前写的数据，每次文件中只会保存最新的数据if( (lseek(fd,0,SEEK_SET))==-1){perror("lseek") ;exit(1) ;}if(write (fd, message, strlen(message))==-1){perror("write");exit(1) ;}sleep(1);}
}
// client.c
include
include
include
include
int main(int argc, char *argv[])
{int fd, len;char buf[128] ;if(argc!=2){printf("error usage!\nusage: client filename") ;exit(1);}if((fd=open(argv[1],O_RDONLY))==-1){perror("open");exit(1);}while((len=read(fd, buf, 128) )>0){write(1, buf ,len) ;}close(fd) ;
}
3. 使用管道实现进程间的通信
管道：以内核空间存放信息。管道又分为有名管道和匿名管道，有名管道用于无亲缘关系的进程间通信，而匿名管道则用于有亲缘关系进程间通信。示例：
- 服务器：提供日期时间服务。
客户端：读取服务器提供的数据或信息。
基本思想：
服务器进程建立命名管道，将数据写入管道。
客户端进程从管道中读出数据。
// server.c
include
include
include
include
include
include
include
int main(int argc, char * argv[])
{int fd;time_t now ;char * message;if(argc!=2){printf("errror usage! \nusage: server fifoname\n");exit(1);}unlink(argv[1]);// 创建有名管道if(mkfifo(argv[1], 0644)==-1){perror("mkfifo") ;exit(1) ;}if((fd=open(argv[1],O_WRONLY))==-1){perror("open");exit(1) ;}while(1){time (&now);message=ctime(&now) ;if(write (fd, message, strlen(message))==-1){perror("write") ;exit(1) ;}sleep(1);}
}
// client.c
include
include
include
include
int main(int argc, char *argv[])
{int fd, len;char buf[128] ;if(argc!=2){printf("error usage!\nusage: client filename") ;exit(1);}if((fd=open(argv[1],O_RDONLY))==-1){perror("open");exit(1);}while((len=read(fd, buf, 128) )>0){write(1, buf ,len) ;}close(fd) ;
}
4. 共享内存
共享内存是`System V IPC`的一种，不依赖于进程的存在而存在。以下三种类型的进程通信方式（`IPC`）合称为`System V IPC`：
- System V 消息队列
- System V 信号量
System V 共享内存区
共享内存的通信效率比管道的效率更高。
共享内存的通信原理图如下所示：
共享内存的使用
- 创建（
shmget） - 连接（
shmat） - 读写（
strcpy、memcpy） - 解开连接（
shmdt） 删除（
shmctl）使用共享内存通信调用上方的函数即可实现。
5. 以上三种通信方式的区别
**文件**
- 权限:文件由服务器创建，客户端进程必须具有读文件的权限。.
- 多个用户:多个客户端程序可以从文件中读取数据。
读写冲突:存在，读写操作需要互斥进行。
**管道**
权限:服务器创建管道并写入数据;客户端读取管道中的数据。
- 多个用户:命名管道是一个内核中的队列，排队首的第-个读进程会将数据取走。
读写冲突: 管道传输数据需要读写双方同时打开管道。多个读进程会排队读取数据；读写进程在管道的不同端，不存在冲突。
**共享内存**
权限：共享内存为属主、组用户和其他用户设置了权限，服务器端拥有共享内存，客户端进程要能够读取共享内存。
- 多用户：多个客户端可以同时从共享内存段中读取数据。
- 读写冲突:存在。客户端读取数据时,有可能服务器端在写数据,因此需要辅助其他控制手段，保证读写共享内存段互斥进行。
访问速度:
文件：外存介入
命名管道：用户态和内核态的转换
共享内存：外存有可能介入使用范围:
命名管道、共享内存：本机上的进程
文件：不同机器上的进程
6. 信号量
信号量是一个内存变量，可以被系统中的任何进程所访问。多个进程使用信号量来协调对临界资源的访问。`Linux`中信号量是以集合的形式存在的，一个集合中存在着多个信号量。信号量的使用：
- 创建信号量集（
semget） - 执行
PV操作（semop） 删除信号量集合（
semctl）信号量机制是为了协调多个进程对资源的使用，
semop操作对应于操作系统中的PV原语。但与操作系统中的信号量有所不同：信号量机制中最小单位是信号量集，并非单个整型数，信号量集中的信号量数目在创建该集合时指定。
- 创建信号量集与对其赋初值这两个操作是分开的，并非合在一起的原子操作，这是一个致命的弱点。
- 有些程序在终止时并没有释放已经分配给它的信号量集，
SEM_ UNDO标识就是用来处理这些情况的。
7. 信号
信号是内核发送给某一进程的一种消息。如一个正在运行的程序，我们按下`Ctrl + C`就可以终止该程序。信号机制`Linux`系统中用于进程之间相互通信或操作的一种机制。
8. 消息队列
消费队列，生产者、消费者的模式。如`kafka`、`RabbitMQ`等，一个进程复杂生产消息，另一个进程复杂消费消息。
一时失言乱红尘
迷南。
ゞ 浴缸里的玫瑰
骑猪看日落
港控/mmm°
不念不忘少年蓝@
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