网站长尾关键词优化,如何制作产品网站模板下载地址,图片一键生成,手机软件推荐进程间通信#xff08;上#xff09;背景进程间通信目的进程间通信发展进程间通信分类管道什么是管道匿名管道实例代码简单的匿名管道实现一个父进程控制单个子进程完成指定任务父进程控制一批子进程完成任务#xff08;进程池#xff09;用fork来共享管道站在文件描述符角…
进程间通信上背景进程间通信目的进程间通信发展进程间通信分类管道什么是管道匿名管道实例代码简单的匿名管道实现一个父进程控制单个子进程完成指定任务父进程控制一批子进程完成任务进程池用fork来共享管道站在文件描述符角度-深度理解管道站在内核角度-管道本质理解管道操作 -- |管道读写规则管道的特点命名管道原理创建一个命名管道命名管道具体示例命令行创建代码示例背景
1、进程是具有独立性的所以进程间想要交互数据成本会非常高
2、为什么要进行进程间通信有的时候需要多进程协同处理一件事情。
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 匿名管道pipe 命名管道 System V IPC用的不多更多的是进行本地通信 System V 消息队列System V 共享内存System V 信号量 POSIX IPC用的较多也可以用来进行网络通信 消息队列共享内存信号量互斥量条件变量读写锁 注意System V IPC和POSIX IPC是两套标准IPC是通信的简称。
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 里面封装了两次open第一次是以读方式打开返回值写在fd[0]中也就是打开文件的fd第二次是以写方式打开返回值写在fd[1]中也就是打开文件的fd。同时通过上面的联合体标定它是一个管道文件。
#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-1实例代码
简单的匿名管道实现
#includeiostream
#includecstdio
#includefcntl.h
#includeunistd.h
#includesys/types.h
#includesys/stat.h
#includestring
#includecstring
#includesys/wait.h
using namespace std;
int main()
{//1.创建管道int pipefd[2] {0};if(pipe(pipefd) ! 0){cerr pipe error endl;return 1;}//2.创建子进程pid_t id fork();if(id 0){cerr fork error endl;return 2;}else if(id 0)//子进程{//子进程来读取,关闭写端close(pipefd[1]);
#define MAX_NUM 1024char buffer[MAX_NUM];while(true){memset(buffer, 0, sizeof(buffer));ssize_t ret read(pipefd[0], buffer, sizeof(buffer) - 1);if(ret 0){//读取成功可以进行写入buffer[ret] \0;cout 子进程受到消息了消息内容: buffer endl;}else if(ret 0) {sleep(1);//此处是为了稍微等一下父进程cout 父进程写完了我也退出了 endl;break;}else {//Do nothing}}close(pipefd[0]);exit(0);}else//父进程{//父进程来写入关闭读端close(pipefd[0]);const string msg 你好子进程我是父进程这次发送的信息编号是: ;int cnt 0;while(cnt 5){char sendBuffer[1024];sprintf(sendBuffer, %s:%d, msg.c_str(), cnt);write(pipefd[1], sendBuffer,strlen(sendBuffer));sleep(1);//为了看现象明显设计的cnt;}close(pipefd[1]);cout 父进程写完了 endl;}pid_t res waitpid(id, nullptr, 0);if(res 0){cout 等待子进程成功! endl;}return 0;
}问父进程关闭写端了子进程是如何知道父进程关闭写端的 答通过引用计数知道的file结构体中有类似引用的变量记录了有几个指针指向该文件。当引用计数为1了说明此时就只有一个进程指向该文件了。此时子进程读完就不再有进程指向该文件了。 问父进程每隔一秒写一次为什么子进程也是一秒读一次呢 答当父进程在写入数据的时候子进程在等阻塞等待将当前进程放在等待队列中(管道资源的等待队列中)所以父进程写入之后子进程才能read会返回到数据子进程打印读取数据要以父进程的节奏为主。所以父进程和子进程在读写的时候是有一定的顺序性的pipe内部自带访问控制(同步和互斥机制)。父子进程在各自printf的时候(向显示器写入文件)并没有顺序谁快谁先写缺乏访问控制。 管道内部没有数据reader就必须阻塞等待等管道有数据管道内部如果被写满了writer就必须阻塞等待等数据被读走。 一个父进程控制单个子进程完成指定任务
代码
#includeiostream
#includecstdio
#includesys/types.h
#includesys/wait.h
#includeunistd.h
#includectime
#includestring
#includevector
#includeunordered_map
#includecassert
#includecstdlibusing namespace std;typedef void(*functor)();
vectorfunctor functors;//方法集合
//for debug
unordered_mapuint32_t, string info;
void f1()
{cout 这是一个处理日志的任务, 执行的进程id: getpid() 执行时间是 time(nullptr) endl;;
}
void f2()
{cout 这是一个备份数据的任务, 执行的进程id: getpid() 执行时间是 time(nullptr) endl;;
}
void f3()
{cout 这是一个处理网络请求的任务, 执行的进程id: getpid() 执行时间是 time(nullptr) endl;;
}
void loadFunctor()
{info.insert({functors.size(), 处理日志的任务});functors.push_back(f1);info.insert({functors.size(), 处理备份数据的任务});functors.push_back(f2);info.insert({functors.size(), 处理网络请求的任务});functors.push_back(f3);
}int main()
{//0.加载任务列表loadFunctor();//1.创建管道int pipefd[2] {0};if(pipe(pipefd) ! 0){cerr pipe error endl;return 1;}//2.创建子进程pid_t id fork();if(id 0){cerr fork error endl;return 2;}else if(id 0){//3.关闭不需要的文件close(pipefd[1]);//child:read//4.业务处理while(true){uint32_t operatorType 0;//如果有数据就读取如果没有数据就阻塞等待,等待任务的到来ssize_t s read(pipefd[0], operatorType, sizeof(uint32_t));if(s 0){cout 读取数据结束退出 endl;break;}assert(s sizeof(uint32_t));//assert是断言,是编译有效debug模式//release模式断言就没有了//如果断言没有了那么s变量就是只被定义没有被使用在release模式中就会有warning存在(void)s;if(operatorType functors.size()){functors[operatorType]();}else {cerr bug?operatorType operatorType endl;}}close(pipefd[0]);exit(0);}else if(id 0){srand((long long)time(nullptr));//3.关闭不需要的文件close(pipefd[0]);//parant:write//4.业务生成int num functors.size();int cnt 10;while(cnt--){//5.形成任务码uint32_t commandCode rand() % num;cout 父进程指派任务完成任务是: info[commandCode] , 任务的编号是: cnt endl;//向指定的进程下达执行任务的操作write(pipefd[1], commandCode, sizeof(uint32_t));sleep(1);}close(pipefd[1]);pid_t res waitpid(id, nullptr, 0);if(res){cout wait success endl;}}return 0;
}父进程控制一批子进程完成任务进程池
代码
#includeiostream
#includecstdio
#includesys/types.h
#includesys/wait.h
#includeunistd.h
#includectime
#includestring
#includevector
#includeunordered_map
#includecassert
#includecstdlibusing namespace std;typedef void(*functor)();
vectorfunctor functors;//方法集合
//for debug
unordered_mapuint32_t, string info;
void f1()
{cout 这是一个处理日志的任务, 执行的进程id: getpid() 执行时间是 time(nullptr) endl endl;;
}
void f2()
{cout 这是一个备份数据的任务, 执行的进程id: getpid() 执行时间是 time(nullptr) endl endl;;
}
void f3()
{cout 这是一个处理网络请求的任务, 执行的进程id: getpid() 执行时间是 time(nullptr) endl endl;;
}
void loadFunctor()
{info.insert({functors.size(), 处理日志的任务});functors.push_back(f1);info.insert({functors.size(), 处理备份数据的任务});functors.push_back(f2);info.insert({functors.size(), 处理网络请求的任务});functors.push_back(f3);
}
//int32_t:进程pid int32_t:该进程对应的管道写端fd
typedef pairint32_t, int32_t elem;
int processNum 5;//创建子进程的个数
void work(int blockFd)
{ cout 进程: getpid() 开始工作 endl;//子进程核心工作的代码while(true){//a.阻塞等待 b.获取任务信息uint32_t operatorCode 0;ssize_t s read(blockFd, operatorCode, sizeof(uint32_t));if(s 0){break;}assert(s sizeof(uint32_t));(void)s;//c.处理任务if(operatorCode functors.size()){functors[operatorCode]();}}cout 进程: getpid() 结束工作 endl;
}
//[子进程的pid, 子进程的管道fd]
void BalanceSendTask(vectorelem processFds)
{srand((long long)time(nullptr));int cnt 10;//cnt是要分配任务的数目while(cnt ! 0){sleep(1);//选择一个进程int pick rand() % processFds.size();//选择一个任务int task rand() % functors.size();//把任务给一个指定的进程write(processFds[pick].second, task, sizeof(int));//打印对应的提示信息cout 父进程指派任务 info[task] 给进程: processFds[pick].first 编号: pick endl;cnt--;}
}
int main()
{loadFunctor();vectorelem assignMap;//创建processNum个进程for(int i 0; i processNum; i){//定义保存管道fd的对象int pipefd[2] {0};//创建管道pipe(pipefd);//创建子进程pid_t id fork();if(id 0){//子进程读取close(pipefd[1]);//子进程执行work(pipefd[0]);close(pipefd[0]);exit(0);}//父进程做的事情 close(pipefd[0]);elem e(id, pipefd[1]);assignMap.push_back(e);}cout creat all process success! endl;//父进程派发任务BalanceSendTask(assignMap);//回收资源for(int i 0; i processNum; i){close(assignMap[i].second);}for(int i 0; i processNum; i){if(waitpid(assignMap[i].first, nullptr, 0) 0){cout wait for assignMap[i].first success! number: i endl;}}return 0;
}用fork来共享管道 站在文件描述符角度-深度理解管道 问为什么父进程要分别打开读和写 答为了让子进程继承让子进程不必再打开了。 问为什么父子要关闭对应的读和写 答因为管道必须是单向通信的一端是读端另已端必须是写端。 问谁决定父子关闭读端还是写端 答由需求决定。 站在内核角度-管道本质 理解管道操作 – |
注意|操作的本质就是匿名管道。 sleep 1000 | sleep 100这两个进程sleep 1000和sleep 100的关系是什么呢两个进程的ppid是一样的即有同样的父进程。
以下面的命令进行举例
cat pipe.cc | wc -l 父进程fork两个子进程即cat pipe.cc和wc -l父进程在创建进程的同时创建了一条匿名管道两个进程通过该匿名管道来进行通信cat pipe.cc和wc -l两个进程分别关闭读写端父进程关闭这个进程的读写端cat进程进行输出重定向wc进程进行输入重定向。
管道读写规则
当没有数据可读时 O_NONBLOCK disableread调用阻塞即进程暂停执行一直等到有数据来到为止O_NONBLOCK enableread调用返回-1errno值为EAGAIN。 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调用返回-1errno值为EAGAIN 如果所有管道写端对应的文件描述符被关闭则read返回0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 退出当要写入的数据量不大于PIPE_BUF时linux将保证写入的原子性。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。
管道的特点
管道只能用来进行具有血缘关系的进程之间进行进程间通信常用于父子间通信或者兄弟间通信。只属于匿名管道管道只能单向通信内核实现决定的半双工的一种特殊情况管道自带同步机制内核会对管道操作进行同步与互斥pipe满writer等pipe空reader等管道是面向字节流的先写的字符一定是先被读取的没有格式边界需要用户来定义区分内容的边界管道的生命周期跟随进程 – 管道是文件 – 进程退出了曾经打开是文件引用计数到达0就会自动退出
命名管道
管道应用的一个限制就是只能在具有共同祖先具有亲缘关系的进程间通信。如果我们想在不相关的进程之间交换数据可以使用FIFO文件来做这项工作它经常被称为命名管道。命名管道是一种特殊类型的文件
原理 和匿名管道的区别
匿名管道子进程继承父进程。
命名管道通过打开同一个fifo文件进行信息的交互路径具有唯一性
注意我们使用的命名管道更多的时候是作为一种标定的作用内存中的管道文件中的数据不会刷新到磁盘中即使在进行通信的时候命名管道的大小也始终是0个字节。
创建一个命名管道 命名管道可以从命令行上创建命令行方法是使用下面这个命令 $ mkfifo filename命名管道也可以从程序里创建相关函数有 int mkfifo(const char *filename,mode_t mode);命名管道具体示例
命令行创建
简单使用 代码示例
创建管道文件 删除管道文件 代码示例
clientFifo.cpp文件
#includecomm.h
using namespace std;
int main()
{int pipeFd open(IPC_PATH, O_WRONLY);if(pipeFd 0){cerr open error endl;return 1;}
#define NUM 1024char line[NUM];while(true){printf(请输入你的消息#);fflush(stdout);memset(line, 0, sizeof(line));if(fgets(line, sizeof(line), stdin) ! nullptr){line[strlen(line) - 1] \0;write(pipeFd, line, strlen(line));//12345\n\0}else {break;}}cout 退出客户端 endl;close(pipeFd);return 0;
}serverFifo.cpp文件
//写入
#includecomm.h
using namespace std;
int main()
{if(mkfifo(IPC_PATH, 0666) ! 0)//创建管道文件{cerr mkfifo error endl;return 1;}int pipeFd open(IPC_PATH, O_RDONLY);if(pipeFd 0){cerr open error endl;return 2;}//正常的通信过程
#define NUM 1024char buffer[NUM];while(true){ssize_t s read(pipeFd, buffer, sizeof(buffer) - 1);if(s 0){buffer[s] \0;cout 客户端-服务器# buffer endl;}else if(s 0){cout 客户退出了我也退出了 endl;break;}else{//do nothingcerr read strerror(errno) endl;}}close(pipeFd);cout 服务端退出了 endl;unlink(IPC_PATH);//sreturn 0;
}comm.h文件
#pragma once
#includecstdio
#includeiostream
#includesys/types.h
#includesys/stat.h
#includefcntl.h
#includeunistd.h
#includecstring
#includecerrno
#define IPC_PATH ./.fifomakefile文件
.PHONY:all
all:clientFifo serverFifoclientFifo:clientFifo.cppg -o $ $^ -stdc11
serverFifo:serverFifo.cppg -o $ $^ -stdc11
.PHONY:clean
clean:rm -rf clientFifo serverFifo .fifo
