网站 内容建设存在的问题,东营网站建设专业定制,阳江seo,wordpress亲子主题IPC 进程间通信 interprocess communicate
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进程空间的独立性 资源隔离#xff1a;在现代操作系统中#xff0c;每个进程都… IPC 进程间通信 interprocess communicate
IPCInter-Process Communication即进程间通信其产生的原因主要可以归纳为以下几点
进程空间的独立性 资源隔离在现代操作系统中每个进程都拥有自己独立的代码和数据空间。这种隔离机制确保了进程之间的安全性和稳定性但同时也使得进程间无法直接访问对方的资源。 资源无法共享由于进程空间的独立性一个进程无法直接读取或修改另一个进程的内存空间中的数据。这种情况下如果需要进行数据交换或共享资源就需要通过特定的机制来实现。
进程间协作的需求 数据交换在多进程操作系统中不同的进程可能需要交换数据以完成共同的任务。例如一个进程可能负责生成数据而另一个进程则负责处理这些数据。为了实现这种数据交换就需要使用IPC机制。 资源共享进程间通信还允许进程共享资源如文件、数据库、内存等。通过IPC进程可以协调对共享资源的访问避免冲突和竞争条件。 任务协调在分布式系统或并发编程中多个进程可能需要协同工作以完成复杂的任务。IPC提供了进程间同步和互斥的机制确保任务能够按照预定的顺序和条件执行。
IPC的必要性 提高系统并发性通过IPC多个进程可以并行处理不同的任务从而提高系统的并发处理能力。 优化资源利用IPC允许进程共享资源减少了资源的重复分配和浪费提高了资源利用率。 实现复杂功能在构建复杂的软件系统时往往需要多个进程协同工作。IPC为这些进程之间的通信和协作提供了必要的支持。
IPC的实现方式
IPC的实现方式多种多样包括但不限于以下几种 管道Pipe一种单向通信方式常用于具有亲缘关系的进程间通信。 消息队列Message Queue允许多个进程从同一个队列中读取数据具有独立性和异步性。 共享内存Shared Memory一段可以被多个进程同时访问的物理内存区域提高了进程间的数据交换效率。 信号Signal一个进程向另一个进程发送信号来传递某种信息或通知某个事件的发生。 套接字Socket用于不同主机之间的进程通信提供了网络通信的能 管道》无名管道、有名管道 无名管道 》pipe 》只能给有亲缘关系进程通信 有名管道 》fifo 》可以给任意单机进程通信 管道的特性 1、管道是 半双工的工作模式收或者发 2、所有的管道都是特殊的文件不支持定位操作。不支持lseek- fd fseek -FILE* 3、管道是特殊文件读写使用文件IO。fgets,fread,fgetc, 一般情况下使用open,read,write,close;
主要看是否是二进制文件如果是文本文件使用fges之类的标准io。
注意事项 1,读端存在一直向管道中去写超过64k写会阻塞。写的快读的慢
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include unistd.h
#include string.h
int main(int argc, char *argv[])
{int pipefd[2]{0};int ret pipe(pipefd);if(-1 ret){perror(pipe);exit(1);}pid_t pid fork();if(pid0){char buf[]hello,world;close(pipefd[0]);sleep(3);write(pipefd[1],buf,strlen(buf));}else if(0 pid){close(pipefd[1]);char buf[100]{0};read(pipefd[0],buf,sizeof(buf));printf(pipe %s\n,buf);}else {perror(fork);exit(1);}return 0;
}2写端是存在的读管道如果管道为空的话读会阻塞读的快写的慢 读阻塞和写阻塞都是正常情况。
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include unistd.h
#include string.h
int main(int argc, char *argv[])
{int pipefd[2]{0};int ret pipe(pipefd);if(-1 ret){perror(pipe);exit(1);}pid_t pid fork();if(pid0){char buf[1024]{0};close(pipefd[0]);memset(buf,a,1024);int i 0 ;for(i0;i65;i){write(pipefd[1],buf,sizeof(buf));printf(i is %d\n,i);}}else if(0 pid){close(pipefd[1]);char buf[100]{0};
// read(pipefd[0],buf,sizeof(buf));// printf(pipe %s\n,buf);while(1)sleep(1);}else {perror(fork);exit(1);}return 0;
}3.管道破裂读端关闭写管道。
会导致写关闭接收端关闭导致发送端关闭类似于段错误
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include unistd.h
#include string.h
int main(int argc, char *argv[])
{int pipefd[2]{0};int ret pipe(pipefd);if(-1 ret){perror(pipe);exit(1);}pid_t pid fork();if(pid0){char buf[]hello,world;close(pipefd[0]);sleep(3);// 管道破裂 gdb 跟踪write(pipefd[1],buf,strlen(buf));printf(aaaa\n);}else if(0 pid){close(pipefd[1]);close(pipefd[0]);}else {perror(fork);exit(1);}return 0;
} 4. read 0 ,写端关闭如果管道没有内容read 0
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include unistd.h
#include string.h
int main(int argc, char *argv[])
{int pipefd[2]{0};int ret pipe(pipefd);if(-1 ret){perror(pipe);exit(1);}pid_t pid fork();if(pid0){char buf[]hello,world;close(pipefd[0]);write(pipefd[1],buf,strlen(buf));write(pipefd[1],buf,strlen(buf));close(pipefd[1]);}else if(0 pid){close(pipefd[1]);char buf[5]{0};while(1){//memset(buf,0,5);bzero(buf,sizeof(buf));int rd_ret read(pipefd[0],buf,sizeof(buf)-1);if(rd_ret0){break;}printf(pipe %s\n,buf);}}else {perror(fork);exit(1);}return 0;
} if(rd_ret0) { break; }
如果读端进程调用read()函数从管道中读取数据并且管道已经为空即没有任何待读取的数据同时写端已经被关闭那么read()函数将会立即返回并且返回值为0。这个返回值0是一个特殊的信号它告诉读端进程管道的写端已经被关闭并且管道中没有更多的数据可以读取了。 使用框架 创建管道 》读写管道 》关闭管道
1、无名管道 》管道的特例 pipe函数 特性 1.1 亲缘关系进程使用 1.2 有固定的读写端 流程 创建并打开管道 pipe函数
先创建管道再fork
关闭管道1或者0用closexx #include unistd.h int pipe(int pipefd[2]); 功能创建并打开一个无名管道 参数pipefd[0] 无名管道的固定读端 pipefd[1] 无名管道的固定写端 返回值成功 0 失败 -1
注意事项 1、无名管道的架设应该在fork之前进行。 无名管道的读写》文件IO的读写方式。 读 read() 写 write()
关闭管道 close();
通过管道的方式实现文件的复制
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include unistd.h
#include string.h
#include fcntl.h
int main(int argc, char *argv[])
{int pipefd[2]{0};int ret pipe(pipefd);if(-1 ret){perror(pipe);exit(1);}pid_t pid fork();if(pid0){close(pipefd[0]);int fd open(/home/linux/1.png,O_RDONLY);if(-1 fd){perror(open);exit(1);}while(1){char buf[4096]{0};int rd_ret read(fd,buf,sizeof(buf));if(rd_ret0){break;}write(pipefd[1],buf,rd_ret);}close(fd);close(pipefd[1]);}else if(0 pid){close(pipefd[1]);int fd open(2.png,O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0666);if(-1fd){perror(open);exit(1);}while(1){char buf[1024]{0};int rd_ret read(pipefd[0],buf,sizeof(buf));if(rd_ret0){break;}write(fd,buf,rd_ret);}close(fd);close(pipefd[0]);}else {perror(fork);exit(1);}return 0;
}验证如下问题 1、父子进程是否都有fd[0] fd[1], 如果在单一进程中写fd[1]能否直接从fd[0]中读到。 可以写fd[1]可以从fd[0]读
2、管道的数据存储方式是什么样的 数据是否一直保留 栈 先进后出 队列形式存储 读数据会剪切取走数据不会保留 先进先出
3、管道的数据容量是多少有没有上限值。 操作系统的建议值 512* 8 4k 代码测试实际值 65536byte 64k
4、管道的同步效果如何验证读写同步验证。 读端关闭能不能写 不可以 SIGPIPE 异常终止 触发管道破裂 写端关闭能不能读 可以取决于pipe有没有内容read返回值为0 不阻塞 结论读写端必须同时存在才能进行 管道的读写。 5、固定的读写端是否就不能互换 能否写fd[0] 能否读fd[1]? 不可以是固定读写端。 练习 如何用管道实现一个双向通信功能 将从父进程发送的消息在发回给父 进程。 pipe, fork() if(pid0) { read(file,,) wirte(fd[1]); } if(0 pid) { read(fd[0]); write(newfile); } person { char name[]; int age; char phone; } pipe[]; fork(); 0 fgets 获得输入 填结构体 写入管道 0 read 填结构体 显示到。。。 hello pipe:hello wordld pipe2 ::world;
有名管道》fifo 》有文件名称的管道。 文件系统中可见
框架 创建有名管道 》打开有名管道 》读写管道 》关闭管道 》卸载有名管道 1、创建mkfifo #include sys/types.h #include sys/stat.h remove();
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode); 功能在指定的pathname路径名称下创建一个权限为 mode的有名管道文件。 参数pathname要创建的有名管道路径名称 mode 8进制文件权限。 返回值成功 0 失败 -1
2、打开有名管道 open 注意该函数使用的时候要注意打开方式 因为管道是半双工模式所有打开方式直接决定 当前进程的读写方式。 一般只有如下方式 int fd-read open(./fifo,O_RDONLY); fd 是固定读端 int fd-write open(./fifo,O_WRONLY); fd 是固定写端 不能是 O_RDWR 方式打开文件。 不能有 O_CREAT 选项因为创建管道有指定的mkfifo函数
3、管道的读写 文件IO 读 read(fd-read,buff,sizeof(buff)); 写 write(fd-write,buff,sizeof(buff));
4、关闭管道 close(fd)
5、卸载管道remove(); int unlink(const char *pathname); 功能将指定的pathname管道文件卸载同时 从文件系统中删除。 参数 ptahtname 要卸载的有名管道 返回值成功 0 失败 -1
open会阻塞等到另一端读端打开解除阻塞。
函数是否会阻塞具体根据操作的对象有关。 #include stdio.h
#include stdlib.h
#include unistd.h
#include string.h
#include sys/types.h
#include sys/stat.h
#include fcntl.h
#include errno.h
int main(int argc, char *argv[])
{int ret mkfifo(myfifo,0666); if(-1 ret){//如果是管道文件已存在错误让程序继续运行if(EEXIST errno){}else {perror(mkfifo);exit(1);}}//open 会阻塞等到另一端读段打开解除阻塞int fd open(myfifo,O_WRONLY);if(-1 fd){perror(open);exit(1);}char buf[256]hello,fifo,test;write(fd,buf,strlen(buf));close(fd);return 0;
}#include stdio.h
#include stdlib.h
#include unistd.h
#include string.h
#include sys/types.h
#include sys/stat.h
#include fcntl.h
#include errno.hint main(int argc, char *argv[])
{int ret mkfifo(myfifo,0666); if(-1 ret){//如果是管道文件已存在错误让程序继续运行if(EEXIST errno){}else {perror(mkfifo);exit(1);}}int fd open(myfifo,O_RDONLY);if(-1 fd){perror(open);exit(1);}char buf[256]{0};read(fd,buf,sizeof(buf));printf(fifo %s\n,buf);close(fd);//remove(myfifo);return 0;
}
remove可以在命令行调用。
运行方法 练习 编写一个非亲缘关系进程间通信程序可以从 A程序向B程序连续发送不同的数据并从B中 将发送的信息打印输出当双方收到quit的时候 程序全部退出。
思考题 是否每次启动程序必须进行有名管道的创建工作 能否有一个独立的维护工具可以任意创建并删除 有名管道 比如 ./fifo_tool -A fifo 创建一个有名管道fifo ./fifo_tool -D fifo 删除一个有名管道fifo
作业 有名管道的操作函数封装 int fifo_read(char *fifoname,void *s,int size); int fifo_write(char *fifoname,void *s,int size); 编写测试程序验证以上两个函数效果。 gstream 有名管道 》 1、是否需要同步以及同步的位置。 读端关闭 是否可以写不能写什么原因。 写端关闭 是否可以读。 结论有名管道执行过程过必须有读写端同时存在。 如果有一端没有打开则默认在open函数部分阻塞。 2、有名管道是否能在fork之后的亲缘关系进程中使用。 结论 可以在有亲缘关系的进程间使用。 注意 启动的次序可能会导致其中一个稍有阻塞。 3、能否手工操作有名管道实现数据的传送。 读 cat fifoname 写 echo asdfasdf fifoname
