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四、进程间通信

1. 概念

• 进程空间是独立的，包含文本段、数据段和系统数据段
• 多个进程没有共享的用户空间，进程是操作系统资源分配的最小单元
• 可以利用Linux内核实现多个进程间的通信

2. 通信方式

1. 传统Unix系统中的通信方式

        管道，信号

2. SYS V分支中的通信方式

        消息队列，共享内存，信号灯

3. BSD分支中的通信方式

        本地域套接字

3. 管道

1. 分类

无名管道 -- 只能用于具有亲缘关系的进程间通信

有名管道

2. 无名管道

1. 原理

• 无名管道是一段内核缓存区
• 父进程通过pipe创建无名管道
• 只有该父进程的子进程才能继承得到这两个文件描述符，才能实现通信
• 只能用于具有亲缘关系的进程间通信

2. 函数接口

pipe

• 原型：int pipe(int pipefd[2]);
• 功能：

        创建一个无名管道（内核缓存区）

• 参数：

        pipefd[0]:读管道文件描述符
pipefd[1]:写管道文件描述符

• 返回值：

        成功返回0，失败返回-1

3. 特性

1. 管道中至少有一个写端：

        读取数据时，如果管道中有数据则直接读出

        读取数据时，如果管道中没有数据则阻塞等待有数据写入才能读出

2. 管道中没有写端：

        读取数据时，管道中有数据则直接读出

        读取数据时，管道中没有数据不阻塞等待直接向下执行

3. 管道中至少有一个读端：

        写入数据时，如果管道没有写满则直接写入

        写入数据时，如果管道存满则阻塞等待有数据读出才能继续写入

4. 管道中没有读端

        写入数据时，会产生管道破裂的信号导致进程任务异常退出

3. 有名管道

1. 无名管道 与 有名管道

• 有名管道有名字，可以通过名字找到该管道
• 可以用于任意进程间的通信
• 进程间通信最简单、易实现的方式
• 有名管道必须读写两端同时加入才能继续向下执行

2. 操作方式

进程一、二使用open以只读、只写或读写方式打开管道文件

两个进程可以通过向管道文件中读写数据实现进程的通信

3. 函数接口

mkfifo

• 原型：int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
• 功能：

        创建有名管道

• 参数：

        pathname:管道文件名
mode:权限

• 返回值：

        成功返回0，失败返回-1

通过进程间通信实现读写端口彼此循环接收和发送信息

read.c：

write.c：

结果：

4. 多任务实现进程间通信

A：

B：

Makefile：

结果：

4. 信号

1. 概念

• Linux系统中的信号主要实现应用层和内核层之间的信号通知
• 应用层与内核层之间通信的信号根据含义分为很多不同的信号
• 信号主要用于多个进程任务间的事件通知
• 信号可以用户异步通信
  

2. 类型

通过 kill -l查看信号类型

2）  SIGINT:中止信号(可以从键盘输入) ctrl + c
3）  SIGQUIT:退出信号(可以从键盘输入) ctrl + \
9）  SIGKILL:杀死进程信号
11）SIGSEGV:段错误信号
13）SIGPIPE:管道破裂信号
14）SIGALARM:定时时间到达信号
17）SIGCHLD:子进程结束时，父进程回收到该信号
18）SIGCONT:继续执行进程任务
19）SIGSTOP:停止进程任务
20）SIGTSTP:挂起信号(可以从键盘输入) ctrl + z
29）SIGIO:异步IO信号

3. 处理方式

1. 缺省

        信号来了，按照默认方式处理

2. 忽略

        信号来了，不处理信号，忽略信号

3. 捕捉

        信号来了，按照用户自己定义的方式处理信号

9号信号（SIGKILL）和19号信号（SIGSTOP）不能被忽略和捕捉的

4. 函数接口

1. signal

• 原型：

        typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

• 功能:

        设置signum对应信号的处理方式

• 参数:

        signum:信号的编号
handler:信号的处理方式
SIG_IGN:忽略信号
SIG_DFL:缺省处理信号

• 返回值:

        成功返回之前处理信号的方式
失败返回SIG_ERR

此时使用 kill 退出程序

2. alarm

• 原型：unsigned int alarm(unsigned int seconds);
• 功能：

        设置第一个定时，过seconds秒后，给进程发送SIGALRM信号

• 参数：

        seconds:秒数

• 返回值:

        成功返回上次定时剩余的秒数，如果之前没有定时返回0

通过 alarm 函数实现时间循环打印

3. kill

• 原型：int kill(pid_t pid, int sig);
• 功能：

        给pid对应的进程发送sig信号

• 参数：

        pid:进程的ID号
sig:信号的编号

• 返回值：

        成功返回0，失败返回-1