【Linux】进程间通信

1. 通信

• 通信概念：两个或者多个进程实现数据层面的交互
  因为进程独立性的存在，导致进程通信的成本比较高

• 进程间通信的本质：必须让不同的进程看到同一份”资源”------特定形式的内存空间。

• 这个”资源”谁提供？一般是操作系统，
  为什么不是我们两个进程中的一个呢？假设一个进程提供，这个资源属于谁？这个进程独有，破坏进程独立性。

• “资源”从创建，使用，释放，都是使用系统调用接口！

• 基于文件级别的通信方式--------管道

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。

2. 匿名管道

2.1 匿名管道的原理

管道就是文件

现在还要一个问题。
如果父进程只是以写或读的形式打开文件，那么子进程也只能是以写或读的形式打开文件，所以父子只能同时读或写。但是我们需要父写子读 或 父读子写。那么只能如下操作：

真正的管道通信原理：
也说明了管道只能进行单向通信。

• 如果我要进行双向通信呢？使用多个管道
• 如果没有任何关系，可以用我们刚刚讲的原理进行通信呢？不能
  必须是父子关系，兄弟关系，爷孙关系…--------血缘关系，常用于父子
• 因为管道的内存级文件是匿名的，所以叫做匿名管道‘

2.2 匿名管道的有关代码编写

2.2.1 匿名管道代码编写

管道的特征：

• 具有血缘关系的进程进行进程间通信
• 管道只能单向通信
• 父子进程是会进程协同的，同步与互斥的——保护管道文件的数据安全
• 管道是面向字节流的
• 管道是基于文件的，而文件的生命周期是随进程的！

代码gitee链接: 管道代码编写gitee链接

管道的4种情况：
1．读写端正常，管道如果为空，读端就要阻塞
2．读写端正常，管道如果被写满，写端就要阻塞
3．读嘴正常读，写端关闭，读一段时间后，读端就会读到0，表明读到了文件（pipe)结尾，不会被阻塞
4. 写端是正常写入，读端关闭了。操作系统就要杀掉正在写入的进程。如何干掉？通过信号杀掉。杀掉因为操作系统是不会做，低效，浪费等类似的工作的。
通过13号信号-----SIGPIPE杀掉进程

2.2.2 进程池代码

gitee代码：代码

3. 命名管道

3.1 创建命名管道的函数

创建命名管道的函数：


使用该函数之后，一个新的文件就会被创建，该文件为内存级文件。
文件名和路径由自己确定。

3.2 命名管道的原理

具有血缘关系的进程使用匿名管道，没有血缘关系的进程则使用命名管道。
如果两个不同的进程打开同一个文件的时候，在内核中，操作系统只会打开一个文件。
因为该管道文件不需要刷盘，所以直接创建内存级文件。
如何打开同一个文件，文件的文件名+路径相同即可。

3.3 命名管道代码的编写

gitee链接：代码
内含日志代码编写

4. system V共享内存

4.1 system V共享内存的原理

再次强调：进程间通信的原理是让进程看到同一份资源

如果要申请共享内存、释放共享内存、关联、去关联-----这些操作都是进程直接做的吗？不是。直接由操作系统来做。
需求方—> 系统调用 —> 执行方

4.2 相关函数

4.2.1 shmget 函数

作用：为共享内存申请空间

4.2.2 ftok函数

作用：用pathname和proj_id确定一个key

1. key是一个数字，这个数字是几，不重要。关键在于它必须在内核中具有唯一性，能够让不同的进程进行唯一性标识
2. 第一个进程可以通过key创建共享内存，第二个之后的进程，只要拿着同一个key就可以和第一个进程看到同一个共享内存了！
3. 对于一个已经创建好的共享内存，key在哪？key在共享内存的描述对象中！
4. 该函数使key的矛盾冲突较小
5. 当路径不存在时，key就会返回-1；当key与系统中的共享内存相同时，就需要更改pathname或proj_id；

4.2.3 查看和删除共享内存

共享内存的生命周期是随内核的！
用户不主动关闭，共享内存会一直存在。
除非内核重启(用户释放)

key：操作系统内标定唯一性
shmid：只在你的进程内，用来表示资源的唯一性！

4.2.4 shmat 函数

4.2.5 shmctl 函数

作用：删除共享内存

4.3 共享内存的性质

1. 共享内存没有同步互斥之类的保护机制
2. 共享内存是所有的进程间通信中，速度最快的！因为拷贝少，管道要拷贝2次，共享内存1次也不用
3. 共享内存内部的数据，由用户自己维护！

4.4 共享内存代码编写

链接如下：
共享内存代码编写，其中利用了管道解决了共享内存同步问题。