进程通信 - d12¶
回顾：¶
信号 -
父子进程之间 信号的继承关系：
fork()创建的子进程 信号处理方式 和 父进程完全一样。
vfork()+execl()创建的子进程 信号处理方式 继承 默认和忽略，自定义处理函数的会改为默认。
信号的发送函数 - kill()
信号集和信号屏蔽
sigset_t : sigaddset()/sigdelset()/sigfillset()/sigemptyset()/sigismember()
sigprocmask()
IPC - 管道(有名管道)
创建管道文件必须使用 mkfifo()函数或者mkfifo命令，touch命令或者open()函数 无法创建管道文件。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
//int fd=open("aa",O_RDWR);//权限不能是读写
int fd = open("aa",O_WRONLY);
if(fd == -1) perror("open"),exit(-1);
int i;
for(i=0;i<100;i++){
write(fd,&i,sizeof(i));
usleep(100000);//休眠0.1秒
}
close(fd);
printf("write over\n");
}
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
int fd = open("aa",O_RDONLY);
if(fd == -1) perror("open"),exit(-1);
while(1){
int i;
int res = read(fd,&i,sizeof(i));
if(res == 0) break;
if(res == -1){ perror("read"); break; }
printf("i=%d\n",i);
}
close(fd);
}
今天：
XSI IPC - 共享内存、消息队列(重点)¶
XSI IPC是遵循相同规范的进程间通信，包括：共享内存、消息队列、信号量集。
共享内存的媒介就是一块系统管理的物理内存，允许多个进程挂接(映射)，实现进程间通信，使用完毕后脱接(解除映射)。
共享内存是最快的IPC方式。
消息队列的媒介就是 系统管理的内存中的一个队列，进程可以把数据放入队列，或者从队列中取出数据。
消息队列是一个比较快的IPC方式。
XSI IPC都有固定的使用套路，记住步骤即可。
XSI IPC的共同规范：
1 设计套路是一样的，首先都需要一个外部的key，然后用外部的key创建/获取内部ID，
这个内部的ID 就可以代表 内核管理的IPC 结构(共享内存、消息队列、信号量集的统称)。
2 外部的key有三种获取方式：
2.1 宏 IPC_PRIVATE 做key，但这种方式基本不被使用。因为IPC_PRIVATE 禁止其他进程使用。(知道即可，用不上)
2.2 写一个通用的头文件，把所有的key定义在这个头文件。因为这个key 其实就是一个整数，类型是 key_t。(集中管理)
2.3 使用 ftok()函数 生成 外部的key。(单独生成)
3 用key创建/获取内部ID时，函数名都是： xxxget()，比如：
共享内存 shmget()
消息队列 msgget()
4 使用 xxxget()创建IPC结构时，都有一个flag参数，其值都是：
权限|宏，比如： 0666|IPC_CREAT
5 都有一个xxxctl()函数，提供查询、修改和删除功能。
比如： shmctl() msgctl()，函数中利用宏参数实现功能。
IPC_STAT : 查询IPC结构
IPC_SET : 修改IPC结构
IPC_RMID : 删除IPC结构(按ID)
共享内存的使用步骤：¶
- 1 使用ftok()或者从头文件中 获得 key 。
- 2 使用key 创建/获取共享内存，函数是 shmget()。
- 3 使用shmat()函数 挂接(映射) 共享内存。
- 4 使用共享内存中的数据。
- 5 使用shmdt()函数 脱接(解除映射) 共享内存。
- 6 如果确保不再使用，可以用 shmctl(IPC_RMID) 删除。
系统现有的XSI IPC结构 可以用命令操作：
# ipcs 查看IPC结构
ipcs -a #查看所有IPC结构
ipcs -m #查看共享内存
ipcs -q #查看消息队列
ipcs -s #查看信号量集
#ipcrm 删除IPC结构(按ID删除)
ipcrm -m 内部ID # 删除共享内存
ipcrm -q 内部ID # 删除消息队列
ipcrm -s 内部ID # 删除信号量集
# 注： 共享内存的删除必须保证没有进程挂接，否则只做删除标志而不真正删除，挂接数为0 时 在删除(延后删除)。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int main()
{
key_t key = ftok(".",100);//确保文件存在 1
int shmid = shmget(key,4,IPC_CREAT|0666);//2
if(shmid == -1) perror("shmget"),exit(-1);
int* pi = shmat(shmid,0,0);//3
*pi = 100;//4
shmdt(pi);//5
}//练习：写shmb.c,把100从共享内存读出来并打印
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int main()
{
key_t key = ftok(".",100);//确保文件存在 1
int shmid = shmget(key,0,0);//2
if(shmid == -1) perror("shmget"),exit(-1);
int* pi = shmat(shmid,0,0);//3
printf("*pi=%d\n",*pi);;//4
shmdt(pi);//5
}//练习：写shmb.c,把100从共享内存读出来并打印
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int main()
{
key_t key = ftok(".",100);
int shmid = shmget(key,0,0);
if(shmid == -1) perror("shmget"),exit(-1);
struct shmid_ds ds;
shmctl(shmid,IPC_STAT,&ds);//查询
printf("size=%d\n",ds.shm_segsz);//大小
printf("mode=%o\n",ds.shm_perm.mode);//权限
printf("key=%x\n",ds.shm_perm.__key);
ds.shm_segsz = 400;//修改，大小不能修改
ds.shm_perm.mode = 0644;//能修改
shmctl(shmid,IPC_SET,&ds);
//shmctl(shmid,IPC_RMID,0);//删除
}
共享内存的优缺点：
优点是 最快的IPC，效率最高。缺点是 如果多个进程写，会产生互相覆盖的问题，数据 没法保证。
消息队列能很好的解决这个问题。
消息队列 其实就是系统 管理了一个队列，每个进程都可以获取这个队列，然后把数据封入消息(结构体)中，再把消息放入队列中。
消息队列的使用步骤：¶
- 1 使用 ftok() 或 从 头文件中 获取 外部的key。
- 2 使用 msgget() 创建/获取 消息队列。
- 3 使用msgsnd()/ msgrcv() 发送/接收 消息到队列中。
- 4 如果确保消息队列不再使用，使用msgctl(IPC_RMID)删除。
msgsnd()和msgrcv() 可以发送或者接收消息。
消息分为: 有类型消息和无类型消息，
无类型消息可以是任意的类型，数据本身就是消息。
有类型消息必须是一个结构，格式如下：
struct 消息名{ //消息名可以随便起，是合法标识符
long mtype; //第一个必须是消息类型，其值必须大于0
char buf[]; //数据区，类型一般是数组 或者 结构体，名字随意
};
int msgsnd(int msgid,void* buf,size_t size,int flag)
函数功能：向消息队列中 放入消息。
参数: msgid 就是消息队列的内部ID；
buf 就是消息,可以是有类型的,也可以是无类型的；
size 是数据的大小,
对于无类型消息,就是数据的大小，
而对于有类型消息，不是消息结构体的大小，而是数据区的大小(不算数据类型)；
flag 为0 就是满了会阻塞，为IPC_NOWAIT 就是满了直接返回-1 不阻塞。
返回值： 0 代表成功，-1 代表失败。
int msgrcv(int msgid,void* buf,size_t size,long mtype,int flag)
函数功能：从消息队列中 按类型 取出消息
参数: msgid 就是消息队列的内部ID；
buf就是用于接收消息的首地址，可以是有类型消息，也可以是无类型消息；
size 是数据的大小，
对于无类型消息，就是数据的大小，
而对于有类型消息，不是消息结构体的大小，而是数据区的大小(不算数据类型)；
mtype代表接收消息的类型，其值可以有三种：
> 0 就取类型为mtype的消息。
==0 取任意类型的消息( 什么类型都可以，先入先出)
< 0 取类型小于等于 mtype绝对值的消息，从小到大取。
flag和上面一样；
返回：失败返回-1 ，成功返回 实际接收到的字节数。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int main()
{
key_t key = ftok(".",100);
int msgid = msgget(key,0666|IPC_CREAT);
if(msgid == -1) perror("msgget"),exit(-1);
int res = msgsnd(msgid,"hello",5,0);//IPC_NOWAIT满了不会等待
if(res == -1) {
perror("msgsnd");
} else {
printf("send ok\n");
}
}//练习：写msgb.c，从队列中读出hello并打印
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int main()
{
key_t key = ftok(".",100);
int msgid = msgget(key,0);
if(msgid == -1) perror("msgget"),exit(-1);
char buf[50] = { };
int res = msgrcv( msgid, buf, sizeof(buf), 0,
IPC_NOWAIT);//IPC_NOWAIT空了不会等待
if(res == -1) {
perror("msgsnd");
}else {
printf("%s\n",buf);
}
}
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>
struct msg{ //名字程序员随便起
long mtype;//固定的，消息类型
char name[100];//数据区
};
int main()
{
key_t key = ftok(".",100);
int msgid = msgget(key,0666|IPC_CREAT);
if(msgid == -1) perror("msgget"),exit(-1);
struct msg msg1,msg2;
msg1.mtype = 1;strcpy(msg1.name,"zhangfei");
msgsnd(msgid,&msg1,sizeof(msg1.name),0);
msg2.mtype = 2;strcpy(msg2.name,"guanyu");
msgsnd(msgid,&msg2,sizeof(msg2.name),0);
}//练习：写msgtypeb.c,用消息类型取出所有的关羽
//并打印
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>
struct msg{ //名字程序员随便起
long mtype;//固定的，消息类型
char name[100];//数据区
};
int main()
{
key_t key = ftok(".",100);
int msgid = msgget(key,0);
if(msgid == -1) perror("msgget"),exit(-1);
struct msg msg1;
int res = msgrcv(msgid,&msg1,
sizeof(msg1.name),2,0);
if(res==-1) perror("msgrcv"),exit(-1);
printf("res=%d,name=%s\n",res,msg1.name);
}
all:
gcc -m32 -o msga msga.c
gcc -m32 -o msgb msgb.c
gcc -m32 -o msgtypea msgtypea.c
gcc -m32 -o msgtypeb msgtypeb.c
gcc -m32 -o pipea pipea.c
gcc -m32 -o pipeb pipeb.c
gcc -m32 -o shma shma.c
gcc -m32 -o shmb shmb.c
gcc -m32 -o shmctl shmctl.c
clean:
rm -rf msga \
msgb \
msgtypea \
msgtypeb \
pipea \
pipeb \
shma \
shmb \
shmctl
商业公司做项目的流程：
1 需求分析 - 弄清用户要做什么软件，功能有哪些。
2 系统分析和系统设计 - 搭建软件的结构和模块，具体如何实现。
3 编码 - 程序员编程把设计实现。
4 测试 - 程序员进行单元测试，测试工程师进行其他测试。
5 安装和维护 - 把软件安装配置到用户服务器上，并且做日常维护和调整，包括功能增加和调整。
综合案例：
涉及的知识点：文件读写、文件操作、进程管理、信号处理、消息队列。
模拟银行ATM机(了解一下银行业务)
ATM 提供6个功能：
开户、销户、存钱、取钱、查询余额、转账
明天做一个开户就可以，基础好的全做。
开户的流程：输入账户信息
(卡号ID,名字name,密码passwd,金额money)，然后把这些信息写入文件中，如果没有出错，则开户成功，否则开户失败。
项目设计：
至少要写两个程序，客户端和服务器端。先启动服务器端，服务器端先创建2个消息队列，分别是服务器发给客户端 和 客户端发给服务器的，然后服务器就 等待接收 来自客户端的消息。
接下来客户端启动，发送消息给服务器(通过消息队列)。消息采用有类型消息，共8种类型：开户、销户、存钱、取钱、查询、转账、操作成功、操作失败。消息的数据 就写一个 账户结构体：
struct Account{
int id;
char name[40];
char passwd[40];
double money;
};
服务器收到消息后进行处理，把处理结果通过消息队列返回给客户端
开户时客户端输入name、passwd(两次)、money，然后封入消息中传递到服务器，服务器负责生成 无重复的id，把这个结构写入文件中。根据写入的结果返回给客户端。
注意问题：
1 服务器读取来自客户端的消息时，应该是死循环，用ctrl+c(信号)退出。退出时应该删除消息队列。
2 如何生成无重复的ID？ID要从文件中读取，自增后做新的ID，然后再把新ID 写回到文件中。
3 把账户结构体写入文件中，每个账户生成一个文件。