Linux进程间通信

目录

进程间通信介绍

进程间通信目的

?进程间通信发展

?进程间通信分类

管道（基于文件）

?System V IPC（基于本地通信，不能跨网络）

POSIX IPC?

管道?

什么是管道

匿名管道

匿名管道的原理

任何进程通信的手段

用fork来共享管道原理?

?站在文件描述符角度-深度理解管道

站在内核角度-管道本质

?编辑

pipe函数?

pipe2

?进程通信的步骤

第一步，创建管道?

第二步，创建子进程

?第三步，关闭不需要的fd

?第四步，开始通信

管道的特点

?管道的四种场景

命名管道?

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进程间通信介绍

进程间通信目的

数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程

资源共享：多个进程之间共享同样的资源。

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（如进程终止 时要通知父进程）。

进程控制：有些进程希望完全控制另一个进程的执行（如Debug进程），此时控制进程希望能够拦截另 一个进程的所有陷入和异常，并能够及时知道它的状态改变。

?进程间通信发展

管道

System V进程间通信

POSIX进程间通信

?进程间通信分类

管道（基于文件）

匿名管道pipe

命名管道

?System V IPC（基于本地通信，不能跨网络）

System V 消息队列

System V 共享内存

System V 信号量

POSIX IPC?

消息队列

共享内存

信号量

互斥量

条件变量

读写锁

管道?

什么是管道

管道是Unix中最古老的进程间通信的形式。 我们把从一个进程连接到另一个进程的一个数据流称为一个“管道”

匿名管道

匿名管道的原理

匿名管道用于进程间通信，且仅限于本地父子进程之间的通信。

任何进程通信的手段

a.想办法，先让不同的进程，看到同一份资源

b.让一方写入，一方读取，完成通信过程，至于通信目的与后续工作，要结合具体场景

进程间通信的本质就是，让不同的进程看到同一份资源，使用匿名管道实现父子进程间通信的原理就是，让两个父子进程先看到同一份被打开的文件资源，然后父子进程就可以对该文件进行写入或是读取操作，进而实现父子进程间通信。?

——创建子进程的时候fork子进程，只会复制进程相关的数据结构对象 ，不会复制父进程曾经打开的文件对象

现象：这就是为什么fork之后，父子进程都printf，cout，都会向同一个显示器终端打印数据的原因

用fork来共享管道原理?

?站在文件描述符角度-深度理解管道

站在内核角度-管道本质

?

pipe函数?

?

#include <unistd.h>
功能:创建一无名管道
原型
int pipe(int fd[2]);
参数
fd：文件描述符数组,其中fd[0]表示读端, fd[1]表示写端
返回值:成功返回0，失败返回错误代码

?

pipe2

pipe2函数与pipe函数类似，也是用于创建匿名管道，其函数原型如下：

int pipe2(int pipefd[2], int flags);

?

pipe2函数的第二个参数用于设置选项。

1、当没有数据可读时：

O_NONBLOCK disable：read调用阻塞，即进程暂停执行，一直等到有数据来为止。
O_NONBLOCK enable：read调用返回-1，errno值为EAGAIN。
2、当管道满的时候：

O_NONBLOCK disable：write调用阻塞，直到有进程读走数据。
O_NONBLOCK enable：write调用返回-1，errno值为EAGAIN。
3、如果所有管道写端对应的文件描述符被关闭，则read返回0。
4、如果所有管道读端对应的文件描述符被关闭，则write操作会产生信号SIGPIPE，进而可能导致write进程退出。
5、当要写入的数据量不大于PIPE_BUF时，Linux将保证写入的原子性。
6、当要写入的数据量大于PIPE_BUF时，Linux将不再保证写入的原子性。

?进程通信的步骤

?用管道通信，大致分为四个步骤

?

第一步，创建管道?

?

查看一下管道文件是否创建成功

第二步，创建子进程

?第三步，关闭不需要的fd

?我们一般把pipefd[0]作为读端，pipefd[1]作为写端——0对应嘴巴用来读，1对应笔用来写

?

?第四步，开始通信

?

#include <iostream>
#include <string>
#include <cerrno>
#include <cassert>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
// 让不同的进程看到同一份资源！！！！
    // 任何一种任何一种进程间通信中，一定要 先 保证不同的进程之间看到同一份资源
    int pipefd[2] = {0};
    //1. 创建管道
    int n = pipe(pipefd);
    if(n < 0)
    {
        std::cout << "pipe error, " << errno << ": " << strerror(errno) << std::endl;
        return 1;
    }
    std::cout << "pipefd[0]: " << pipefd[0] << std::endl; // 读端， 0->嘴巴->读书
    std::cout << "pipefd[1]: " << pipefd[1] << std::endl; // 写端， 1->笔->写东西的

    //2. 创建子进程
    pid_t id = fork();
    assert(id != -1); //正常应该用判断，我这里就断言：意料之外用if，意料之中用assert

    if(id == 0)// 子进程
    {
        //3. 关闭不需要的fd，让父进程进行读取，让子进程进行写入
        close(pipefd[0]);

        //4. 开始通信 -- 结合某种场景
        const std::string namestr = "hello ,我是子进程";
        int cnt = 1;
        char buffer[1024];
        while(true)
        {
            snprintf(buffer, sizeof buffer, "%s, 计数器: %d, 我的PID: %d\n", namestr.c_str(), cnt++, getpid());
            write(pipefd[1], buffer, strlen(buffer));
            sleep(1);
        }

        close(pipefd[1]);
        exit(0);
    }

    //父进程
    //3. 关闭不需要的fd，让父进程进行读取，让子进程进行写入
    close(pipefd[1]);

    //4. 开始通信 -- 结合某种场景
    char buffer[1024];
    while(true)
    {
        int n = read(pipefd[0], buffer, sizeof(buffer) - 1);
        if(n > 0)
        {
            buffer[n] = '\0';
            std::cout << "我是父进程, child give me message: " << buffer << std::endl;
        }

    }
    close(pipefd[0]);

    return 0;

}

?

?这要一个简单的管道通信就写好了

这里有一个细节，在子进程写的时候每写一次sleep一秒

管道的特点

1.单向通信

2.管道的本质是文件，因为fd的生命周期随进程，管道的生命周期是随进程的

3.管道通信，通常用来进行具有“血缘”关系的进程，进行进程间通信。常用与父子通信——pipe打开管道，并不清楚管道的名字，匿名管道

4.在管道通信中，写入的次数，和读取的次数不是严格匹配的，读写次数的多少没有强相关--表现--字节流

5.具有一定的协同能力，让reader和writer能够按照一定的步骤进行通信--自带同步机制

?管道的四种场景

1.如果我们read读取完毕了所有的管道数据，如果对方不发，我们只能等待

2.如果我们write端将管道写满了，我们还能写吗？不能

3.如果我关闭了写端，读取完毕管道数据，再读，就会read返回0，表明读到了文件结尾

4.写端一直写，读端关闭，会发生什么呢？没有意义OS不会维护无意义，低效率，或者浪费资源的事情。OS会杀死一直在写入的进程！OS会通过信号来终止进程? ?13)SIGPIPE

————————————————————————12.15日，明天在写@_@?

命名管道?

?

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