進程間通信簡介（摘自《Linux網(wǎng)絡編程》p85）

　　AT&T 在 UNIX System V 中引入了幾種新的進程通訊方式，即消息隊列（ MessageQueues），信號量（ semaphores）和共享內(nèi)存（ shared memory），統(tǒng)稱為 System V IPC。在Linux 系統(tǒng)編程中，它們有著廣泛的應用。
　　System V IPC 的一個顯著的特點，是它的具體實例在內(nèi)核中是以對象的形式出現(xiàn)的，我們稱之為 IPC 對象。每個 IPC 對象在系統(tǒng)內(nèi)核中都有一個唯一的標識符。通過標識符內(nèi)核可以正確的引用指定的 IPC 對象.。需要注意的是，標識符的唯一性只在每一類的 IPC 對象內(nèi)成立。比如說，一個消息隊列和一個信號量的標識符可能是相同的，但絕對不會出現(xiàn)兩個有相同標識符的消息隊列。

　　標識符只在內(nèi)核中使用， IPC 對象在程序中是通過關(guān)鍵字（ key）來訪問的。和 IPC 對象標識符一樣，關(guān)鍵字也必須是唯一的。而且，要訪問同一個 IPC 對象， Server 和 Client必須使用同一個關(guān)鍵字。因此，如何構(gòu)造新的關(guān)鍵字使之不和已有的關(guān)鍵字沖突，并保證Server 和 Client 使用的關(guān)鍵字是相同的，是建立 IPC 對象時首先要解決的一個問題。（具體在后邊的msg通信中詳解）

通信方法還有：半雙工管道pipe，命名管道fifo，消息隊列，信號量，共享內(nèi)，socket套接字等，下面一一介紹：

①半雙工管道：

　　int pipe(int filedes[2]);

　　管道是將兩個進程之間的標準輸入輸出相互對接的機制

　　linux命令中使用的管道 | ?： ls -l | grep *.c ?//顯示文件(輸入端)-(|)-(輸出端)>找到.c結(jié)尾文件

實現(xiàn)：因為半雙工緣故，所以只能實現(xiàn)一段輸入，一段輸出，而不能雙向通信。所以：實現(xiàn)為，通過管道連接進程，一端開放讀文件描述，一端開放寫文件描述

//管道的性質(zhì)就是，一個進程的輸出作為另一個進程的輸入
//那么我們可以關(guān)閉一個進程讀端使之作為輸入端，
//另一個進程關(guān)閉寫端，讀取數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)作為管道輸出端//FIFO命名管道
//文件系統(tǒng)中，命名管道是特殊文件的方式存在的
//不同進程可以通過命名管道共享數(shù)據(jù)//命名管道一直是阻塞方式的，且必須是顯示的通過open建立連接到管道的通道
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>#include<sys/types.h>int main()
{int result = 1;int fd[2];pid_t pid;int *write_fd = &fd[1];        //寫文件描述int *read_fd = &fd[0];        //讀文件描述int nbytes;char str[] = "管道，你好\n";    char readBuffer[80];memset(readBuffer,0,sizeof(readBuffer));result = pipe(fd);        //創(chuàng)建管道if(-1==result){printf("管道創(chuàng)建失敗！\n");return -1;}pid = fork();            //進程創(chuàng)建分叉程序if(-1 == pid){printf("fork失敗");return -1;}if(0==pid)            //子進程關(guān)閉讀端，寫入字符
    {close(*read_fd);result = write(*write_fd,str,strlen(str));printf("寫入%d個數(shù)據(jù)\n",result);}else                //父進程關(guān)閉寫端，讀取數(shù)據(jù)
    {close(*write_fd);nbytes = read(*read_fd,readBuffer,sizeof(readBuffer));printf("接收到%d個數(shù)據(jù)，內(nèi)容為%s",nbytes,readBuffer);}return 0;
}

②命名管道

　　int mkfifo(const char* pathname,mode_t mode);

　　類似于普通管道，只是

　　a.在文件系統(tǒng)中以設備特殊文件的形式存在

　　b.不同進程之間可以通過命名管道共享數(shù)據(jù)

操作區(qū)別于普通管道：FIFO中必須顯式通過open建立連接到管道的通道，且總是處于阻塞狀態(tài)的

③消息隊列

　　消息隊列是內(nèi)核地址空間的內(nèi)部鏈表，通過內(nèi)核在各個進程之間傳遞內(nèi)容。每個消息隊列通過唯一IPC標識符標識，不同隊列相對獨立。

　　

//file： msg.h
/* message buffer for msgsnd and msgrcv calls */
struct msgbuf {__kernel_long_t mtype;          /* type of message */char mtext[1];                  /* message text */
};/* Obsolete, used only for backwards compatibility and libc5 compiles */
struct msqid_ds {struct ipc_perm msg_perm;struct msg *msg_first;        /* first message on queue,unused  */struct msg *msg_last;        /* last message in queue,unused */__kernel_time_t msg_stime;    /* last msgsnd time */__kernel_time_t msg_rtime;    /* last msgrcv time */__kernel_time_t msg_ctime;    /* last change time */unsigned long  msg_lcbytes;    /* Reuse junk fields for 32 bit */unsigned long  msg_lqbytes;    /* ditto */unsigned short msg_cbytes;    /* current number of bytes on queue */unsigned short msg_qnum;    /* number of messages in queue */unsigned short msg_qbytes;    /* max number of bytes on queue */__kernel_ipc_pid_t msg_lspid;    /* pid of last msgsnd */__kernel_ipc_pid_t msg_lrpid;    /* last receive pid */
};

//filename
/* Obsolete, used only for backwards compatibility and libc5 compiles */
struct ipc_perm
{__kernel_key_t    key;　　//函數(shù)msgget()使用的鍵值　　__kernel_uid_t    uid;　　//用戶UID__kernel_gid_t    gid;　　//用戶GID__kernel_uid_t    cuid;　　//創(chuàng)建者UID__kernel_gid_t    cgid;　　//創(chuàng)建者GID__kernel_mode_t    mode; 　　//權(quán)限unsigned short    seq;　　//序列號
};

　　內(nèi)核中的消息隊列

注：結(jié)構(gòu)list_head 形成一個鏈表，結(jié)構(gòu)msg_msg之中的m_list使得消息形成鏈表，查找，插入時，對m_list域進行偏移找到位置

相關(guān)函數(shù)：

　　鍵值構(gòu)建 key_t ftok(const char* pathname,int proj_id);

　　獲取消息 int msgget(key_t key,int msgflg);

　　發(fā)送消息 int msgsnd(int msqid, const void * msgp,size_t msgsz,int msgflg);

　　接收消息 ssize_t msgrcv(int msqid, void * msgp, size_t msgsz, long msgtype, int msgflg);

　　消息控制 int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);　　//向內(nèi)核發(fā)送cmd命令判斷進行何種操作

一個簡單例子

④信號量

　　信號量是一種計數(shù)器，用來控制對多個進程共享的資源所進行的訪問。常用作鎖機制（生產(chǎn)者消費者模型是個典型使用）

　　信號量結(jié)構(gòu)

//filename sys/sem.h
/* arg for semctl system calls. */
union semun {int val;            /* value for SETVAL */struct semid_ds *buf;    /* buffer for IPC_STAT & IPC_SET */unsigned short *array;    /* 數(shù)組結(jié)構(gòu) */struct seminfo *__buf;    /* 信號量內(nèi)部結(jié)構(gòu) */void *__pad;
};

　　相關(guān)函數(shù)?

　　新建信號量 int semget(key_t key, int nsems, int semflg);

　　//key 來自于ftok()

　　信號量操作函數(shù) int semop(int semid,struct sembuf* sops, unsigned nsops);

　　//信號量的P,V操作通過向已經(jīng)建立好的信號量發(fā)送命令完成

　　控制信號量參數(shù)

　　int semctl(int semid, int semnum ,int cmd,.....);

　　//用于在信號量集合上執(zhí)行控制操作

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/sem.h>
#include<sys/types.h>typedef int sem_t;
union semun
{int val;struct semid_ds * buf;unsigned short *array;
}arg;sem_t CreateSem(key_t key, int value)
{union semun sem;sem_t semid;sem.val = value;semid = semget(key,0,IPC_CREAT);if(-1 == semid){printf("create semaphore error\n");return -1;}semctl(semid,0,SETVAL,sem);return semid;
}int Sem_P(sem_t semid)
{
struct sembuf sops = {0,+1,IPC_NOWAIT};
return (semop(semid,&sops,1));
}int Sem_V(sem_t semid)
{struct sembuf sops = {0,-1,IPC_NOWAIT};return (semop(semid,&sops,1));
}void SetvalueSem(sem_t semid , int value)
{union semun sem;sem.val = value;semctl(semid,0,SETVAL,sem);
}int GetvalueSem(sem_t semid)
{union semun sem;return semctl(semid,0,GETVAL,sem);
}void DestroySem(sem_t semid)
{union semun sem;sem.val = 0;semctl(semid,0,IPC_RMID,sem);
}
int main()
{key_t key;int semid;char i;int value = 0;key = ftok("/ipc/sem",'a');semid = CreateSem(key,100);for( i = 0;i <= 3;++i){Sem_P(semid);Sem_V(semid);    }value = GetvalueSem(semid);    DestroySem(semid);    return 0;
}

⑤共享內(nèi)存（最快捷的方法）沒有中間過程，管道等

　　在多個進程之間共享內(nèi)存區(qū)域的一種進程間通信方式，在多個進程之間對內(nèi)存段進行映射的方式實現(xiàn)內(nèi)存共享。

? 　?相關(guān)函數(shù)

　　創(chuàng)建共享內(nèi)存函數(shù) int shmget(key_y key, size_t size, int shmflg);

　　獲得共享內(nèi)存地址void * shmat(int shmid,const void* shmaddr, int shmflg);

　　刪除共享內(nèi)存函數(shù) int shmdt(const void* shmadddr);

　　共享內(nèi)存控制函數(shù) int shmctl(int shmid ,int cmd, struct shmid_ds * buf);

⑥信號

　　用于在一個或多個進程之間傳遞異步信號。

　　相關(guān)函數(shù)

　　信號截取 sighandler signal(int signum ,sighandler handler);

　　發(fā)送信號 int kill(pid_t pid, int sig);

　　　　　　 int raise(int sig);

　　

　　

　　

　　

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/lang5230/p/5502771.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux网络编程--进程间通信（一）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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