Linux系统编程：Inter-Process Communic

一、IPC——进程间通信

Linux系统提供的进程间通信的手段：

• 消息传递类：信号 匿名管道 命名管道 socket 消息队列
• 共享存储类：共享内存 共享文件
• 同步机制类：文件区域锁 锁文件 信号量集

二、信号

不可靠，传递的信息量太少。只能完成一个进程向另一个进程通过信号告诉对方发生什么事情，但是事情具体信息没法传递。

Linux系统支持32个信号

• 每个信号有一个信号名（宏名），还有一个序号。
• 每个信号OS都已经指定了默认的作用，其中多数信号的作用可通过编程来改变它的作用，而少数信号则不可改变其作用。
• Linux系统对这些信号的默认处理动作：
  1. 中断程序执行
  2. 中断程序执行,但是会产生一些额外信息
  3. 让程序暂停执行（让进程处于暂停态）
  4. 忽略

相关函数

• 发送信号
  命令行命令：

kill [-n]  pid
killall [-n] 可执行文件名

函数：给指定进程发送信号

int kill(pid_t pid, int signo);

• 指定信号的处理方法

int sigaction(int signo, const struct sigaction *act, struct sigaction *oact);

struct sigaction
{
  void  (*sa_handler)(int); /*新的信号处理函数指针*/ 
                   /*两个特殊值SIG_IGN忽略信号，SIG_DFL恢复默认行为*/
  sigset_t sa_mask;  /*新的进程信号屏蔽字*/
                  /*int sigemptyset(sigset_t *set);清空信号集*/
  int   sa_flags; /*一般填零*/
} 

三、匿名管道

只能用于父子进程之间单工通信

int pipe(int fd[2]);

描述符不再使用要及时关闭（close）
read函数可从0下标的描述符读数据
write函数可向1下标的描述符写数据

四、命名管道

命名管道：用于任意进程之间单工通信

• mkfifo

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

• open打开（可能会阻塞的）一直阻塞到对应进程以相反方式打开为止
• read/write读/写
• close关闭

五、共享内存

• shmget
  功能：创建并打开一个名字叫key的共享内存，如果该共享内存已存在，则该函数仅打开这个共享内存

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

• shmat （attach附接）

void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

• shmdt （detach解除附接）

int shmdt(const void *shmaddr);

• shmctl

int shmctl(int shmid,  int  cmd,   struct  shmid_ds *buff);

举例：

shmctl(id,IPC_RMID,NULL);
//当最后一个使用共享内存的进程不再使用该共享内存时，需要删除该共享内存

六、信号量集（合）

• semget
  功能：创建并打开一个名字叫key的信号量集，如果该信号量集已存在，则该函数仅打开这个信号量集

int semget(key_t key, int nsems, int semflg);

• semop

int  semop(int   semid, struct  sembuf *opsptr,  size_t  nops);

struct sembuf
{
       short  sem_num;//表示该操作的信号量在信号量集中的下标
       short  sem_op;//表示做什么操作，详见下页
       short  sem_flg; //操作的补充属性（0，IPC_NOWAIT，SEM_UNDO）
};

sem_op:

> 0：V操作，释放指定数量被占用的资源数
           该值将加到对应信号量的值上去
< 0：P操作，获取指定数量的资源
           如能获取到则返回成功，否则要么阻塞要么返回错误（IPC_NOWAIT）
           该值将从对应信号量的值减去
0：  P操作，指等待信号量为0
           如果信号量值为0则返回成功
           否则要么阻塞要么返回错误（IPC_NOWAIT）

• semctl

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

在自己的头文件里或.c文件先定义如下共用体数据类型

union semun 
{
    int val;    /* Value for SETVAL */
    struct semid_ds *buf;    /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */
    unsigned short  *array;  /* Array for GETALL, SETALL */
    struct seminfo  *__buf;  /* Buffer for IPC_INFO (Linux-specific) */
   };

定义一个union semun类型的变量。
根据cmd所要做的事情，来决定采用哪一个成员类型作为该共用体变量空间的类型，并对其进行赋值。
调用semctl做相应的事情。
cmd：

IPC_RMID：删除整个信号量集，第二参数semnum填0,第四个参数填0
            semctl(id,0,IPC_RMID,0);              
SETVAL：第二参数semnum填指定信号量的序号，
          第四参数的union类型的变量使用第一个成员
SETALL：第二参数semnum填0（无实际作用）
          第四参数的union类型的变量使用第三个成员

七、与共享内存、信号量集、消息队列相关的命令

• ipcs：列举所有被打开共享内存、信号量集、消息队列
• ipcrm：（删除指定id的共享内存、信号量集、消息队列）
  ipcrm -s 信号量集的标识符
  ipcrm -m 共享内存的标识符