第7章進程通信

1、第第7章章進 程 通 信2本章重點q 進程通信中信號的概念及信號處理q 進程間的管道通信編程q 進程間的內存共享編程q 進程間的隊列通信編程3 7.1 進程間通信q 每個進程有不同的進程地址空間，進程之間要交換數(shù)據(jù)必須通過內核。q 在內核中開辟一塊緩沖區(qū)，P1進程把數(shù)據(jù)從用戶空間拷貝到內核緩沖區(qū)，P2進程再從內核緩沖區(qū)把數(shù)據(jù)讀走。q 內核提供的這種機制稱為進程間的通信（IPC, InterProcess Communication）（見下圖）q 實現(xiàn)進程間通信的方法：信號（signal）、管道（pipe）、套接字（socket）、System V IPC 機制（消息隊列、信號量、共享內存）進程

2、1 P1進程2 P2信號、管道、隊列、共享內存等用戶空間內核空間4 7.2 信號q 信號是Linux系統(tǒng)中用于進程之間相互通信或操作的一種機制。q 信號可以在任何時候發(fā)給某一進程，而無需知道該進程的狀態(tài)。如果該進程當前處于未執(zhí)行的狀態(tài)，則該信號由內核保存起來，直到該進程恢復執(zhí)行，則將信號傳遞給該進程；如果一個信號被進程設置為阻塞，則該信號被延遲傳遞，直到阻塞被取消時，信號才被傳遞給進程。q 使用信號時，應包含頭文件5 7.2 信號7.2.1 信號及其使用簡介q 信號是在軟件層次上對中斷機制的一種模擬，是一種異步通信方式（異步通信：發(fā)送端可以在任意時刻開始發(fā)送字符，所發(fā)送的字符之間的時間間隔可以

3、是任意的）q 信號可以在進程和內核之間直接交互，內核也可以利用信號來通知進程發(fā)生了哪些系統(tǒng)事件。q 信號事件的發(fā)生源有兩個：硬件來源：+C，產(chǎn)生中斷信號（SIGINT）軟件來源：使用系統(tǒng)調用或者使用命令發(fā)出信號。發(fā)送信號的函數(shù)有：killraisealarmsetitimersigationsigqueue軟件來源還包括一些非法運算操作6 7.2 信號7.2.1 信號及其使用簡介q 例7.1 列出Linux系統(tǒng)所支持的所有信號列表q 信號值131以”SIG”開頭；3449以”SIGRTMIN”開頭（不可靠信號、非實時信號）；5064以”SIGRTMAX”開頭（可靠信號、實時信號）7 7.2 信

4、號7.2.1 信號及其使用簡介q 例7.1 （續(xù)）q 可靠信號（5064）：支持排隊，信號發(fā)送給用戶進程一次就注冊一次；即使發(fā)現(xiàn)相同信號已經(jīng)在進程中注冊，也要再注冊q 不可靠信號（131、3449）：不支持排隊，信號發(fā)送給用戶進程后進行判斷，如果發(fā)現(xiàn)相同信號已經(jīng)在進程中注冊，就不再注冊，忽略該信號。信號產(chǎn)生內核進程信號注冊信號處理信號注銷用戶進程信號的生命周期8 7.2 信號7.2.1 信號及其使用簡介q 用戶進程對信號的響應有三種方式：執(zhí)行默認操作。Linux對每一種信號都規(guī)定了默認的操作捕捉信號。當信號發(fā)生時，執(zhí)行所定義的信號處理函數(shù)（詳見7.2.2節(jié)第2小結“信號處理”）忽略信號。當不希

5、望接收到的信號對進程的執(zhí)行產(chǎn)生影響時，忽略該信號，即不對信號做任何處理；應用程序對SIGKILL、SIGSTOP無法捕捉和忽略，以便系統(tǒng)管理員能在任何時候中斷或結束某一特定的進程。9 7.2 信號7.2.2 信號操作的相關函數(shù)kill：發(fā)送信號SIGKILL給進程或進程組raise：發(fā)送信號給進程或自身alarm：當定時器時間到時，向進程發(fā)送SIGALARM信號pause：沒有捕捉到信號前一直將進程掛起signal：捕捉到信號SIGINT、SIG_IGN、SIG_DFL、SIGQUIT時執(zhí)行信號處理函數(shù)sigemptyset：初始化信號集合為空sigfillset：初始化信號集合為所有信號集s

6、igaddset：將指定信號加入到指定集合sigdelset：將指定信號從信號集中刪除sigismember：查詢指定信號是否在信號集合之中sigprocmask：判斷檢測或更改信號屏蔽字10 7.2 信號7.2.2 信號操作的相關函數(shù)信號發(fā)送信號發(fā)送的關鍵：q 讓系統(tǒng)知道哪個進程發(fā)送信號、發(fā)送什么信號q 能否向某一進程發(fā)送某一特定信號與用戶的權限密切相關 例如，只有系統(tǒng)管理員才能向任何一個進程發(fā)送SIGKILL信號，以便終止該進程。alarm函數(shù)原型函數(shù)原型： int alarm(int seconds) 告訴內核在seconds秒之后給當前進程發(fā)SIGALRM信號，該信號的默認處理動作是終

7、止當前進程，函數(shù)返回值為0或距離所設定時間的秒數(shù)。11 7.2 信號7.2.2 信號操作的相關函數(shù)信號發(fā)送例7.2 下列程序應用函數(shù)alarm(10)在運行10秒后發(fā)送信號SIGALRM，程序接收到SIGALRM信號后被終止。12 7.2 信號7.2.2 信號操作的相關函數(shù)信號發(fā)送例7.2（續(xù)）運行結果：13 7.2 信號7.2.2 信號操作的相關函數(shù)1. 信號發(fā)送waitpid函數(shù)原型函數(shù)原型：pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);pid：子進程號status：子進程的狀態(tài)options：可以為 0 或可以用“|”運算符把它們連

8、接起來使用，例如：ret=waitpid(-1,NULL,WNOHANG | WUNTRACED);其中，WNOHANG表示，若pid指定的子進程沒有結束，則waitpid()函數(shù)返回0，不予以等待。若結束，則返回該子進程的ID。WUNTRACED表示，若子進程進入暫停狀態(tài)，則馬上返回，但子進程的結束狀態(tài)不予以理會。WIFSTOPPED(status)宏確定返回值是否對應于一個暫停子進程。參考：http:/ kill(pid_t pid, int sig);給特定的進程或進程組發(fā)送信號，執(zhí)行成功則返回0，有錯誤則返回-1raise函數(shù)原型：函數(shù)原型：int raise(int sig);向進程

9、自身發(fā)送信號，執(zhí)行成功則返回0，有錯誤則返回-114 7.2 信號7.2.2 信號操作的相關函數(shù)信號發(fā)送例7.3 創(chuàng)建一個子進程，父進程向子進程發(fā)出SIGKILL信號，子進程收到此信號后，結束其自身的運行。15 7.2 信號7.2.2 信號操作的相關函數(shù)信號發(fā)送例7.3 （續(xù)）創(chuàng)建一個子進程，父進程向子進程發(fā)出SIGKILL信號，子進程收到此信號后，結束其自身的運行。16 7.2 信號7.2.2 信號操作的相關函數(shù)信號發(fā)送例7.3（續(xù)）運行結果：17 7.2 信號7.2.2 信號操作的相關函數(shù)2. 信號處理 在編寫程序代碼時，對需要進程捕獲的信號給出相應的處理程序代碼。 一旦接收到此信號，則通

10、知系統(tǒng)調用相應的信號處理函數(shù)進行處理。signal函數(shù)原型：函數(shù)原型：void (*singal(int signum, void(* handler)(int)(int);定義返回函數(shù)指針的函數(shù)：return_type (*function(func_parameter_list) (parameter_list)定義了一個函數(shù)function，該函數(shù)的參數(shù)列表是(function_patameter_list)，返回類型是一個函數(shù)指針，這個函數(shù)指針的原型是return_type(*)(parameter_list)。參考：http:/ 7.2 信號7.2.2 信號操作的相關函數(shù)2. 信號處

11、理signal函數(shù)原型：（續(xù)）函數(shù)原型：（續(xù)）void (*singal(int signum, void(* handler)(int)(int); singal() 依照參數(shù)signum指定的信號編號來設置該信號的處理函數(shù)。 當指定的信號到達時就會跳轉到參數(shù)當指定的信號到達時就會跳轉到參數(shù)handler指定的函數(shù)執(zhí)行。指定的函數(shù)執(zhí)行。 如果參數(shù)handler不是函數(shù)指針，則必須是下列兩個常數(shù)之一：SIG_IGN 忽略參數(shù)signum指定的信號SIG_DFL將參數(shù)signum指定的信號重設為系統(tǒng)默認的信號處理方式 返回先前的信號處理函數(shù)指針signal函數(shù)的特點： 主要用于編號為131的非實

12、時信號的處理。 使用時只需把“欲處理的信號”、“處理函數(shù)”列出即可19 7.2 信號7.2.2 信號操作的相關函數(shù)2. 信號處理例7.4 程序運行后進入無限循環(huán)，當用戶按下中斷鍵（+C）時，進入自定義信號處理函數(shù)，再次按下中斷鍵后，結束程序運行。20 7.2 信號7.2.2 信號操作的相關函數(shù)信號處理例7.4（續(xù)）運行結果：21 7.2 信號7.2.2 信號操作的相關函數(shù)3. 信號阻塞 當不希望進程在接收到信號時立刻中斷執(zhí)行，也不希望完全忽略此信號，而是希望延遲一段時間再去調用信號處理函數(shù)，此時需要用信號阻塞。信號阻塞需要用到下列信號集操作函數(shù)：#include int sigemptyset

13、(sigset_t *set); /初始化信號集，清零，不包含任何有效信號int sigfillset(sigset_t *set); /初始化信號集，置位，包含系統(tǒng)支持的所有信號注：在使用sigset_t類型的變量前，需要調用以上兩個函數(shù)之一使得信號集處于確定狀態(tài)int sigaddset(sigset_t *set , int signo); /在信號集中添加某個有效信號int sigdelset(sigset_t *set , int signo); /在信號集中刪除某個有效信號注：以上4個函數(shù)執(zhí)行成功則返回0，出錯返回-1int sigismember(const sigset_t *

14、set, int signo); /判斷一個信號集是否包含某種信號，包含則返回1，不包含則返回0，出錯則返回-122 7.2 信號7.2.2 信號操作的相關函數(shù)3. 信號阻塞 當不希望進程在接收到信號時立刻中斷執(zhí)行，也不希望完全忽略此信號，而是希望延遲一段時間再去調用信號處理函數(shù)，此時需要用信號阻塞。信號阻塞需要用到下列信號集操作函數(shù)：（續(xù)）int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset _t*oldset);功能：查詢或設置信號掩碼，參數(shù)how有以下幾種： SIG_BLOCK：將set所指向的信號集中所包含的信號加到當前的信號掩碼中，

15、作為新的信號屏蔽字。 SIG_UNBLOCK：將參數(shù)set所指向的信號集中的信號從當前的信號掩碼中移除，即解除對set所指向信號集中信號的屏蔽。 SIG_SETMASK：設置當前的信號掩碼為參數(shù)set所指向的信號集中所包含的信號，即作為屏蔽字。 如果參數(shù)oldset不是NULL指針，那么目前的信號屏蔽字會由此指針返回。參考：http:/ 7.2 信號7.2.2 信號操作的相關函數(shù)3. 信號阻塞例7.5 主程序在運行時，即使按下中斷鍵（+C），也不影響正在運行的程序，即讓信號處于阻塞狀態(tài)；當信號阻塞被解除以后方才進入自定義信號處理函數(shù)。運行結果如下：對于非實時信號：發(fā)現(xiàn)相同信號已在進程中注冊，則忽略該信號24 7.2 信號7.2.2 信號操作的相關函數(shù)3. 信號阻塞例7.5 主程序在運行時，即使按下中斷鍵（+C），也不影響正在運行的程序，即讓信號處于阻塞狀態(tài)；當信號阻塞被解除以后方才進入自定義信號處理函數(shù)。源