Linux进程间通信的方法和示例

雨点打透心脏的1/2处 2021-11-11 16:46 170阅读 0赞

# 进程通信的概念 #

进程数据空间是相互独立的，不能相互访问的。但某些情况下进程之间需要互相通信，来完成系统的某项功能或交换数据。

# 进程通信的场景 #

1）数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程，发送的数据量在一个字节到几兆字节之间。

2）共享数据：多个进程想要操作共享数据，一个进程对共享数据的修改，别的进程应该立刻看到。

3）通知事件：一个进程需要向另一个或一组进程发送消息，通知它（它们）发生了某种事件（如通知进程退出）。

5）进程控制：有些进程希望控制另一个进程的运行。

# 进程通信的方式 #

## 1、进程通信的方式 ##

**1）无名管道（pipe）及有名管道（named pipe）：**无名管道可用于具有父进程和子进程之间的通信。有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信。

**2）信号（signal）：**信号用于通知接受进程有某种事件发生。

**3）消息队列（message）：**消息队列是消息的链接表，进程可以向队列中添加消息，其它的进程则可以读走队列中的消息。

**4）共享内存：**使得多个进程可以访问同一块内存空间。

**5）信号灯（semaphore）：**也叫信号量，主要作为进程之间对共享资源加锁的手段。

**6）套接字（socket）：**可用于不同机器之间的进程间通信。

## 2、应用经验 ##

**管道和消息队列：**太过时了，实在没什么应用价值，了解一下即可。

**信号灯（semaphore）：**我有十年没用过了，可能会有用，也是了解一下即可，不必深入学习。

**信号（signal）：**在信号章节中已详细介绍。

**套接字（socket）：**在TCP通讯章节中介绍。

**共享内存：**应用场景不多，但还是有，本章节将介绍它。

共享内存和信号灯的江湖地位本来是很高的，但是，随着网络带宽的增加和内存数据库技术的发展，共享内存的应用场景越来越少。但是，对于大型数据库系统来说，共享内存和信号灯仍极其重要。

socket可以用于不同机器之间的进程通信，完全可以代替只能在同一机器的进程通信的管道和消息队列。

# 共享内存的概念 #

共享内存就是允许多个进程访问同一个内存空间。共享内存是在多个进程之间共享和传递数据最高效的方式。操作系统将不同进程之间共享内存安排为同一段物理内存，进程可以将共享内存连接到它们自己的地址空间中，如果某个进程修改了共享内存中的数据，其它的进程读到的数据也将会改变。

共享内存并未提供锁机制，也就是说，在某一个进程对共享内存的进行读写的时候，不会阻止其它的进程对它的读写。如果要对共享内存的读写加锁，我们可以用共享内存自身的标记或信号灯。对普通程序员来说，对共享内存加锁的应用场景并不多见。

# 共享内存的操作 #

Linux中提供了一组函数用于操作共享内存，它们声明在头文件 sys/shm.h 中。

## 1、shmget函数 ##

shmget函数用来获取或创建共享内存，它的声明为：

int shmget(key\_t key, size\_t size, int shmflg);

参数key是共享内存的键值，是一个整数，typedef unsigned int key\_t，是共享内存在系统中的编号，不同共享内存的编号不能相同，这一点由程序员保证。key用十六进制表示比较好。

参数size是待创建的共享内存的大小，以字节为单位。

参数shmflg是共享内存的访问权限，与文件的权限一样，0666|IPC\_CREAT表示全部用户对它可读写，如果共享内存不存在，就创建一个共享内存。

## 2、shmat函数 ##

把共享内存连接到当前进程的地址空间。它的声明如下：

void \*shmat(int shm\_id, const void \*shm\_addr, int shmflg);

参数，shm\_id是由shmget函数返回的共享内存标识。

参数shm\_addr指定共享内存连接到当前进程中的地址位置，通常为空，表示让系统来选择共享内存的地址。

参数shm\_flg是一组标志位，通常为0。

调用成功时返回一个指向共享内存第一个字节的指针，如果调用失败返回-1.

## 3、shmdt函数 ##

该函数用于将共享内存从当前进程中分离，相当于shmat函数的反操作。它的声明如下：

int shmdt(const void \*shmaddr);

参数shmaddr是shmat函数返回的地址。

调用成功时返回0，失败时返回-1.

## 4、shmctl函数 ##

删除共享内存，它的声明如下：

int shmctl(int shm\_id, int command, struct shmid\_ds \*buf);

参数shm\_id是shmget函数返回的共享内存标识符。

参数command填IPC\_RMID。

参数buf填0。

解释一下，shmctl是控制共享内存的函数，其功能不只是删除共享内容，但其它的功能没什么用，所以不介绍了。

**注意，用root创建的共享内存，不管创建的权限是什么，普通用户无法删除。**

## 5、示例程序（book255.cpp） ##

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**       运行结果**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d1Y3oxMjIxNDA3Mjk_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

注意，程序第一次运行的时候，共享内存未创建，所以第一次运行程序的时候，共享内存中的内容为空。之后程序每次运行都能获取到上一次程序运行写入的内容。

## 6、两个共享内存的操作命令 ##

用ipcs -m可以查看当前用户有读限权的共享内存，内容有键值（key），共享内存编号（shmid），创建者（owner），权限（perms），大小（bytes）。

![20190806093911308.png][]

用ipcrm -m 共享内存编号，可以手工删除共享内存，如下：

![20190806093918732.png][]

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作者：码农有道

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