第四章进程间通信-管道和信号.pptx

第四章　进程间通信－管道和信号
1
2
进程间通信－PIPE
进程间通信―FIFO
3
信号中断处理
进程通信有如下一些目的：A、数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程，发送的数据量在一个字节到几M字节之间；B、共享数据：多个进程想要操作共享数据，一个进程对共享数据的修改，别的进程应该立刻看到；C、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(们)发生了某种事件(如进程终止时要通知父进程)；D、资源共享：多个进程之间共享同样的资源。为了做到这一点，需要内核提供锁和同步机制；E、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。
2021/3/4 星期四
2
进程间通信的方式
linux下的进程通信手段基本上是从Unix平台上的进程通信手段继承而来的。而对Unix发展做出重大贡献的两大主力AT&T的贝尔实验室及BSD（加州大学伯克利分校的伯克利软件发布中心）在进程间通信方面的侧重点有所不同。前者对Unix早期的进程间通信手段进行了系统的改进和扩充，形成了“system V IPC”，通信进程局限在单个计算机内；后者则跳过了该限制，形成了基于套接口（socket）的进程间通信机制。Linux则把两者继承了下来，
其中，最初Unix IPC包括：管道、FIFO、信号；System V IPC包括：System V消息队列、System V信号量、System V共享内存区；Posix IPC包括： Posix消息队列、Posix信号量、Posix共享内存区。
2021/3/4 星期四
3
Linux进程通信方式
linux下进程间通信的几种主要手段简介：
1、管道（Pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信；
2、信号（Signal）：信号是比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某种事件发生，除了用于进程间通信外，进程还可以发送信号给进程本身；linux除了支持Unix早期信号语义函数signal外，。
2021/3/4 星期四
4
Linux进程通信方式
3、报文（Message）队列（消息队列）：消息队列是消息的链接表。有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
4、共享内存：使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。
5、信号量（semaphore）：主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。
2021/3/4 星期四
5
管道
管道的实质是一个内核缓冲区，进程以先进先出的方式从缓冲区中存取数据：管道一端的进程顺序地将数据写入缓冲区，另一端的进程则顺序地读出数据。
该缓冲区可以看作是一个循环队列，读和写的位置都是自动增加的，不能随意改变，一个数据只能被读一次，读出以后在缓冲区中就不复存在了。
当缓冲区读空或写满时，有一定的规则控制相应的读进程或写进程是否进入等待队列；当空的缓冲区有新数据写入或满的缓冲区有数据读出时，就唤醒等待队列中的进程继续读写。
2021/3/4 星期四
7
管道
管道实际上以类似文件的方式与进程交互，但它并不与磁盘打交道，所以效率要比文件操作高很多。它有两个局限性：
（1）支持半双工；
（2）只有具有亲缘关系的进程之间才能使用这种无名管道；
使用管道的注意事项：
，在所有数据被读取之后，read函数返回值为0，以指示到了文件结束处；
，则产生SIGPIPE信号。如果忽略该信号或者捕捉该信号并处理程序返回，则write返回-1，errno设置为EPIPE
2021/3/4 星期四
8
管道示例
例如$ ls | more
功能是将ls命令的输出作为more命令的输入，并显示more的最终输出。这里ls与more要由两个进程来完成。这两个进程的通信就通过父进程shell创建管道。ls向管道输入数据，more从管道读出数据。
2021/3/4 星期四
9
stdin
stdin
stdout
stdout
stderr
stderr
ls
more
管 道 连 接