linux下的進(jìn)程通信
linux下的進(jìn)程通信手段基本上是從Unix平臺上的進(jìn)程通信手段繼承而來的。而對Unix發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)的兩大主力ATamp;T的貝爾實驗室及BSD(加州大學(xué)伯克利分校的伯克利軟件發(fā)布中心)在進(jìn)程間通信方面的側(cè)重點有所不同。前者對Unix早期的進(jìn)程間通信手段進(jìn)行了系統(tǒng)的改進(jìn)和擴(kuò)充,形成了“system V IPC”,通信進(jìn)程局限在單個計算機內(nèi);后者則跳過了該限制,形成了基于套接口(socket)的進(jìn)程間通信機制。Linux則把兩者繼承了下來,如圖示:
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/152118.htm其中,最初Unix IPC包括:管道、FIFO、信號;System V IPC包括:System V消息隊列、System V信號燈、System V共享內(nèi)存區(qū);Posix IPC包括:
Posix消息隊列、Posix信號燈、Posix共享內(nèi)存區(qū)。有兩點需要簡單說明一下:
1)由于Unix版本的多樣性,電子電氣工程協(xié)會(IEEE)開發(fā)了一個獨立的Unix標(biāo)準(zhǔn),這個新的ANSI Unix標(biāo)準(zhǔn)被稱為計算環(huán)境的可移植性操作系統(tǒng)界面(PSOIX)?,F(xiàn)有大部分Unix和流行版本都是遵循POSIX標(biāo)準(zhǔn)的,而Linux從一開始就遵循POSIX標(biāo)準(zhǔn);
2)BSD并不是沒有涉足單機內(nèi)的進(jìn)程間通信(socket本身就可以用于單機內(nèi)的進(jìn)程間通信)。事實上,很多Unix版本的單機IPC留有BSD的痕跡,如4.4BSD支持的匿名內(nèi)存映射、4.3+BSD對可靠信號語義的實現(xiàn)等等。
linux下進(jìn)程間通信的幾種主要手段簡介:
1.管道
管道是進(jìn)程間通信中最古老的方式,它包括無名管道和有名管道兩種,前者可用于具有親緣關(guān)系進(jìn)程間的通信,即可用于父進(jìn)程和子進(jìn)程間的通信,后者額克服了管道沒有名字的限制,因此,除具有前者所具有的功能外,它還允許無親緣關(guān)系進(jìn)程間的通信,即可用于運行于同一臺機器上的任意兩個進(jìn)程間的通信。
無名管道由pipe()函數(shù)創(chuàng)建:
#include unistd.h>
int pipe(int filedis[2]);
參數(shù)filedis返回兩個文件描述符:filedes[0]為讀而打開,filedes[1]為寫而打開。filedes[1]的輸出是filedes[0]的輸入。
在Linux系統(tǒng)下,有名管道可由兩種方式創(chuàng)建:命令行方式mknod系統(tǒng)調(diào)用和函數(shù)mkfifo。下面的兩種途徑都在當(dāng)前目錄下生成了一個名為myfifo的有名管道:
方式一:mkfifo(myfifo,rw);
方式二:mknod myfifo p
生成了有名管道后,就可以使用一般的文件I/O函數(shù)如open、close、read、write等來對它進(jìn)行操作。
2.消息隊列
消息隊列是消息的鏈接表,包括Posix消息隊列system
V消息隊列。消息隊列用于運行于同一臺機器上的進(jìn)程間通信,它和管道很相似,有足夠權(quán)限的進(jìn)程可以向隊列中添加消息,被賦予讀權(quán)限的進(jìn)程則可以讀走隊列中的消息。消息隊列克服了信號承載信息量少,管道只能承載無格式字節(jié)流以及緩沖區(qū)大小受限等缺點。
我們可以用流管道或者套接口的方式來取代它。
3.共享內(nèi)存
共享內(nèi)存是運行在同一臺機器上的進(jìn)程間通信最快的方式,因為數(shù)據(jù)不需要在不同的進(jìn)程間復(fù)制。通常由一個進(jìn)程創(chuàng)建一塊共享內(nèi)存區(qū),其余進(jìn)程對這塊內(nèi)存區(qū)進(jìn)行讀寫。共享內(nèi)存往往與其它通信機制,如信號量結(jié)合使用,來達(dá)到進(jìn)程間的同步及互斥。
首先要用的函數(shù)是shmget,它獲得一個共享存儲標(biāo)識符。
#include sys/types.h>
#include sys/ipc.h>
#include sys/shm.h>
int shmget(key_t key, int size, int flag);
這個函數(shù)有點類似大家熟悉的malloc函數(shù),系統(tǒng)按照請求分配size大小的內(nèi)存用作共享內(nèi)存。Linux系統(tǒng)內(nèi)核中每個IPC結(jié)構(gòu)都有的一個非負(fù)整數(shù)的標(biāo)識符,這樣對一個消息隊列發(fā)送消息時只要引用標(biāo)識符就可以了。這個標(biāo)識符是內(nèi)核由IPC結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵字得到的,這個關(guān)鍵字,就是上面第一個函數(shù)的key。數(shù)據(jù)類型key_t是在頭文件sys/types.h中定義的,它是一個長整形的數(shù)據(jù)。在我們后面的章節(jié)中,還會碰到這個關(guān)鍵字。
當(dāng)共享內(nèi)存創(chuàng)建后,其余進(jìn)程可以調(diào)用shmat()將其連接到自身的地址空間中。
void *shmat(int shmid, void *addr, int flag);
shmid為shmget函數(shù)返回的共享存儲標(biāo)識符,addr和flag參數(shù)決定了以什么方式來確定連接的地址,函數(shù)的返回值即是該進(jìn)程數(shù)據(jù)段所連接的實際地址,進(jìn)程可以對此進(jìn)程進(jìn)行讀寫操作。
使用共享存儲來實現(xiàn)進(jìn)程間通信的注意點是對數(shù)據(jù)存取的同步,必須確保當(dāng)一個進(jìn)程去讀取數(shù)據(jù)時,它所想要的數(shù)據(jù)已經(jīng)寫好了。通常,信號量被要來實現(xiàn)對共享存儲數(shù)據(jù)存取的同步,另外,可以通過使用shmctl函數(shù)設(shè)置共享存儲內(nèi)存的某些標(biāo)志位如SHM_LOCK、SHM_UNLOCK等來實現(xiàn)。
linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解(linux不再難懂)
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