IPC对象通信方式---共享内存 | 网络通信 -编程

本文主要是介绍IPC对象通信方式---共享内存 | 网络通信 -编程，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

共享内存

共享内存机制其允许两个或多个进程共享一个给定的存储区，这一段存储区可以被两个或两个以上的进程映射至自身的地址空间中，一个进程写入共享内存的信息，可以被其他使用这个共享内存的进程，通过一个简单的内存读取错做读出，从而实现了进程间的通信。是内核预留的内存空间，最高效的通信方式。

采用共享内存进行通信的一个主要好处是效率高，因为进程可以直接读写内存，而不需要任何数据的拷贝，对于像管道和消息队里等通信方式，则需要再内核和用户空间进行四次的数据拷贝，而共享内存则只拷贝两次：一次从输入文件到共享内存区，另一次从共享内存到输出文件。

步骤：

1.产生key值

参数 pathname：为文件路径，或目录，一般是当前目录。
参数 id：为一个整形变量，是子序号，参与构成ftok()函数的返回值。虽然是int类型，但是只使用8bits(1-255)。
在ftok()函数创建key值过程中使用了该文件属性的st_dev 和st_ino。
key值构成：
key值的第31-24（共8位）为ftok()第二个参数的低8位。//第二个参数的用处在这里。
key值的第23-16（共8位）为该文件的st_dev属性的第8位。
key值的第15-0为该文件的st_ino属性的低16位。

2.创建或获取一个共享内存区域

参数：（key值，共享区域长度，标志位/权限）

shmflg是标志位，可以包含IPC_CREAT（如果不存在则创建）和IPC_EXCL（如果存在则出错）等。

返回值：成功返回一个shmid号；失败返回-1。

3.绑定地址空间

参数：shmid 要映射的本地内存, shmaddr 本地可用的地址，如果不确定则用NULL，表示由系统自动分配。
 shmflg   0,  表示读写;SHM_RDONLY, 只读

返回值：
           成功 返回映射的地址，一般等于shmaddr
            失败 (void*)-1      

4.撤销映射

参数：shmaddr 要断开的映射地址。
返回值：成功  0
            失败  -1；

5.删除ipc对象

参数：cmd是向共享内存发送的命令： 

IPC_STT:获取内存段的shmid_ds结构,并把它存储在buf参数所指定的地址中。

IPC_SET 设置内存段shmid_ds结构的ipc_perm成员的值,此命令是从buf参数中获得该值的。

IPC_RMID:标记某内存段,以备删除。该命令并不真正地把内存段从内存中删除。相反,它只是标记上该内存段,以备将来删除。只有当前连接到该内存段的最后一个进程正确地断开了与它的连接,实际的删除操作才会发生。当然,如果当前没有进程与该内存段相连接,则删除将立刻发生。为了正确地断开与其共享内存段的连接,进程需要调用 shmdt()函数。

buf  NULL 表示只删除对象。
返回值：成功 0
            失败 -1

共享内存实现通信示例：

 

网络通信

应用层：应用层是TCP/IP模型的最顶层，包含了各种网络应用程序，它主要关注的是传输过来的数据要干啥用。其中一种广泛使用的应用层协议 HTTP、HTTPS。

传输层：负责两台主机之间的数据传输，不考虑中间路径，只关心起点和终点，能够确保数据可靠的从源主机发送到目标主机。比较常见的传输层协议有 TCP、UDP。

网络层：负责地址管理和路由选择，进行两个遥远网络结点之间路径规划。例如在网络层 IP 协议中，通过IP地址来标识一台主机，并通过路由表的方式规划出两台主机之间的数据传输的线路（路由）。

数据链路层：负责设备之间的数据帧的传送和识别，主要关注两个相邻结点之间的传输。例如通过物理地址（如MAC地址）在相邻节点之间传输。数据链路层最典型的协议 以太网协议。

物理层：负责光/电信号的传递方式，通常指网络通信的基础设施。网线、光纤、网络接口等。

网络编程---1.基础知识

1. IP地址

是网络中主机的唯一标识，它由网络地址和主机号组成。网络地址是子网的唯一标识，类似于电话号码的区号；主机号是子网内每台主机的编号。在现在(IPv4)的网络中，IP地址是32bit的二进制数，采用大端字节序：

• 表示方法(点分十进制)

直接使用二进制数，不容易记忆，为了方便记忆，将32位二进制码划分为4个字节，每个字节转化成相应的十进制数，字节之间用“.”来分隔，这种表示方法，称之为“点分十进制表示法”。

例：192     .168     .1        .1 

    11000000 10101000 00000001 00000001

• 分类

类型	范围	用途
A类	0.x.x.x---127.x.x.x.x	10.x.x.x	私网(局域网)地址
		127.x.x.x	环回网络地址
		其他	大型主干网地址
B类	128.x.x.x - 191.x.x.x	172.16.x.x - 172.31.x.x	私网(局域网)地址
		169.254.x.x	表示没有找到DHCP服务器
		其他	主干(城市)网地址
C类	192.x.x.x - 223.x.x.x	192.168.x.x	私网(局域网)地址
D类	组播地址
E类	保留

注意：主机号为0的IP地址是网络地址，主机号为255的地址是广播地址。

2.端口号

   通过IP地址  定位到 一台 具体的主机上，通过端口号 定位主机上的具体某一个进程
   端口号的数据类型是：unsigned short类型，
    范围是0~65535，其中 0 ~ 1024之间的端口号被系统占用

注：ip+端口  //进程在网络的 地址       

2.UDP（广播）

UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议，是不可靠的无连接的协议。
在数据发送前，因为不需要进行连接，所以可以进行高效率的数据传输。

适用情况：1. 发送小尺寸数据（如对DNS服务器进行IP地址查询时）
2. 在接收到数据，给出应答较困难的网络中使用UDP。（如：无线网络）
3. 适合于广播/组播式通信中。
4. MSN/QQ/Skype等即时通讯软件的点对点文本通讯以及音视频通
讯通常采用UDP协议
5. 流媒体、VOD、VoIP、IPTV等网络多媒体服务中通常采用UDP
方式进行实时数据传输

UDP特点： 
1.不可靠 
2.无连接 
3.数据报  

3.TCP

TCP（即传输控制协议）：是一种面向连接的传输层协议，它能提供高可靠性通信(即数据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复到达的通信)

适用情况：
1. 适合于对传输质量要求较高，以及传输大量数据
的通信。
2. 在需要可靠数据传输的场合，通常使用TCP协议
3. QQ等即时通讯软件的用户登录账户管理相关
的功能通常采用TCP协议

tcp协议特点:
1. 面向连接   //类似打电话通话之前 ，必须先打通 
2. 可靠传输   //保证数据准确可靠 (tcp协议机制 里面的功能 )
3. 面向字节流程

基于UDP网络编程 --->  C / S

1.socket()

 功能：创建一个用来通信的终端节点并返回文件描述
    参数：
        domain：支持的协议族
        IPV4协议族 -> AF_INET
        type: 套接字的类型
            SOCK_STREAM:  流式套接字  TCP
            SOCK_DGRAM:      数据报套接字 UDP
            SOCK_RAW:      原始套接字
          protocol：默认为0
    
    返回值：
        成功返回建立用来通信的新文件描述符
        失败返回-1
 2.sendto

功能：给另一个套接字发送数据

参数：
     sockfd：套接字文件描述符
     buf: 要发送数据存放空间
     首地址
     len：要发送数据的长度
     flags：发送的属性，默认为0
     dest_addr：目的地址
     addrlen：addr的长度
     
返回值：
    成功返回实际发送的字节个数
    失败-1
         struct sockaddr_in {
               sa_family_t    sin_family; /* address family: AF_INET */
               in_port_t      sin_port;   /* port in network byte order */
               struct in_addr sin_addr;   /* internet address */
           };

    
           struct in_addr {
               uint32_t       s_addr;     /* address in network byte order */
           };

    3. uint16_t htons(uint16_t hostshort);
        功能: 将本地字节序转化为网络字节序
        参数: 
        hostshort:本地端口号
        返回值：
            返回网络字节序端口号
    
    4. in_addr_t inet_addr(const char *cp)
    功能: 将字符串IP地址转换为二进制IP地址
    参数： 
    cp:字符串IP地址空间首地址
    返回值:
        成功返回二进制IP地址

例：使用udp 实现向端口号发送信息

#include<string.h>
#include<stdio.h> 
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include<unistd.h>
int main()
{int fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM ,0);if(fd < 0){perror("socket error\n");return -1;}char buf[1024] = {0};struct sockaddr_in seraddr;seraddr.sin_family = AF_INET;seraddr.sin_port = htons(50000);seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.127");while(1){fgets(buf,sizeof(buf),stdin);buf[strlen(buf) - 1] = '\0';if(strncmp(buf,"quit",4) == 0){break;}sendto(fd,buf,strlen(buf) + 1,0,(const struct sockaddr *) &seraddr,sizeof(seraddr));sleep(1);}return 0;
}

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