进程及进程间通信IPC

本文主要是介绍进程及进程间通信IPC，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！

进程三态：就绪、执行、阻塞。

进程ID（PID）：标识进程的唯一数字，父进程的ID（PPID），启动进程的用户ID（UID）。

进程互斥：是指当有若干进程都需要使用某一共享资源时，任何时刻最多允许一个进程使用，其他要使用该资源的进程必须等待，直到占用该资源者释放了该资源为止。

 

临界资源：操作系统中将一次只允许一个进程访问的资源称为临界资源。进程中访问临界资源的那段程序代码称为临界区。

 

进程同步：一组并发进程按一定的顺序执行的过程称为进程间的同步。具有同步关系的一组并发进程称为合作进程，合作进程间互相发送的信号称为消息或事件。

 

进程调度：按一定算法，从一组待运行的进程中选出一个来占有CPU运行。调度分为：抢占调度，非抢占式。

 

调度算法：高优先级优先调度算法，时间片轮转法，短进程优先调度算法，先来先服务调度算法……

 

死锁：多个进程竞争资源而形成一种僵局，若无外力作用，这些进程都将永远不能再向前推进。

 

pid_t getpid(void) 获取本进程ID

pid_t getppid(void)  获取父进程ID 

pid_t fork(void)  创建子进程,fork有两次返回值

父子进程共享代码段，不共享数据段，子进程会拷贝一份数据空间和堆栈空间供自己使用。

 pid_t vfork(void) 创建子进程

Fork 与vfork区别：

Fork：子进程拷贝父进程的数据段，父子进程的执行次序不确定。

Vfork：子进程与父进程共享数据段，子进程先运行，父进程后运行。

 

Exec：启动一个新程序，替换原有的进程，因此进程的PID不会变。

 

Int system（const char *string）功能：调用fork产生子进程，由子进程来调用/bin/sh -c string

来执行参数string 所代表的命令。

 

Pid_t wait(int *status) 功能：阻塞该进程，直到其某个子进程退出。

 

为什么需要进程间通信（IPC）：1.一个进程需要将它的数据发送给另一个进程（数据传输）。

                      2.多个进程之间共享同样的资源（资源共享）。

                      3.通知事件。

                      4。进程控制。

现在Linux使用的进程间通信的方式有：管道（pipe）、有名管道、信号(signal)、消息队列、共享内存、信号量、套接字（socket）。

 

管道：是单向的、先进先出的，把一个进程的输出和另一个进程的输入连接在一起。一个进程（写进程）在管道的尾部写入数据，另一个进程(读进程)从管道的头部读出数据。

 

管道：无名管道，有名管道。无名管道用于父进程和子进程间的通信，有名管道用于同一系统中的任意两个进程间的通信。

 

无名管道由pipe()函数创建：int pipe(int filedis[2])  有名管道mkfifo()；

当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符：filedis[0]用于读管道,filedis[1]用于写管道。关闭管道只需要将这两个文件描述符关闭即可，可以使用普通的close 函数逐个关闭。

必须在系统调用fork（）前调用pipe( )，否则子进程将不会继承文件描述符（否则会创建两个管道）。

 

信号通信：

进程用kill函数将信号发送给另一个进程，用户可用kill命令将信号发送给其他进程。

信号处理：忽略此信号（有两种信号不能忽略 SIGKILL，SIGSTOP），执行用户希望的动作，执行系统默认的动作。

发送信号的主要函数kill和raise，区别：kill既可以向自身发送信号，也可以向其他进程发送信号。Raise函数是向进程自身发送信号。

Int kill（pid_t pid , int signo）

Int raise(int signo)

Pause 函数使调用进程挂起直至捕捉到一个信号。Int pause（void）只有执行了一个信号处理函数后，挂起才结束。

Ps aux 查找进程号PID。

Kill -s 信号 PID  （给某个进程发送一个信号）

 

共享内存：被多个进程共享的一部分物理内存。

共享内存实现分为两个部分：1.创建共享内存，使用shmget函数。2.映射共享内存，将这段创建的共享内存映射到具体的进程空间去，使用shmat函数。

Int shmget( key_t key, int size, int shmflg)

Int shmat(int shmid,,char *shmaddr,int flag)

Int shmdt(char *shmaddr)   解除映射

 

消息队列（信号能够传送的信息量有限，管道则只能传送无格式的字节流）

消息队列：就是一个消息链表。可以把消息看作一个记录，具有特定的格式。进程可以向中按一定规则添加新消息；另一些进程可以从消息队列中读走消息。

消息队列：POSIX消息队列，系统V消息队列。

 

每个消息队列在系统范围内对应唯一的键值，所以要获得一个消息队列的描述字，必须提供该消息队列的键值。

Key_t ftok(char *pathname,char proj) 返回文件的键值 ，两个参数为路径名和项目ID

Int msgget(key_t key,int msgflag) 返回与键值key相对应的消息队列描述字。 

 

在以下两种情况下，将创建一个新的消息队列：1.如果没有与键值key相对应的消息队列，并且msflag中包含了IPC_CREAT标志位。2.key 参数为IPC_PRIVATE。

Int msgsnt(int msqid, struct msgbuf *msgp, int msgsz, int msgflg) 向消息队列中发送一条消息

Int msgrcv(int msqid, struct msgbuf *msgp, int msgsz, long msgtype , int msgflg)接收消息，功能：从msqid代表的消息队列中读取一个msgtyp类型的消息，并把消息存储在msgp指向的msgbuf结构中。

在成功地读取了一条消息以后，队列中的这条消息将被删除。

 

 

信号量（又名：信号灯）与其他进程间通信方式不大相同，主要用途是保护临界资源。进程可以根据它判定是否能够访问某些共享资源。除了用于访问某些控制外，还可用于进程同步。

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