进程间通讯方式

管道

管道是针对对本地计算机的两个进程之间的通信而设计的通信方式，管道建立后，实际获得两个文件描述符，一个读取另一个写入。最常见的IPC机制，通过PIPE系统调用。管道是单工的，数据只能向一个方向流动，需要双向通信时，需要建立起两个管道。管道的本质是内核中的缓存。

管道特性：

1. 可以通过两个管道来创建一个双向的管道
2. 管道是阻塞性的，当进程从管道中读取数据，若没有数据进程会阻塞
3. 管道有大小限制，管道满再放则会报错
4. 不完整管道

• 当读一个写端已经关闭的管道时，在所有数据被读取后，read返回0，以表示到达了文件尾部
• 如果写一个读端已经关闭的管道，刚产生信号SIGPIPE，如果忽略该信号或捕捉该信号并从处理程序返回，则write返回－1，同时errno设置为EPIPE

管道的分类

匿名管道

1. 在关系进程中进行（父进程各子进程，兄弟进程之间）
2. 由PIPE系统调用
3. 管道位于内核空间，其实是一块缓存

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>/**
*Desc:扇形多线程之间管道通信
*author:xiao_dingo
*since:2018-03-07
*email:wwc0524@163.com
*/char *cmd1[3] = {"/bin/cat","/etc/passwd",NULL};
char *cmd2[3] = {"/bin/grep","root",NULL};int main(void){int fd[2];if(pipe(fd) < 0){perror("pipe error");}int i = 0;pid_t pid;for(;i < 2; i++){pid = fork();if(pid < 0){perror("fork error");exit(1);}else if(pid == 0){//child processif(i == 0){close(fd[0]);//将标准输出重定向到管道的写端if(dup2(fd[1],STDOUT_FILENO) != STDOUT_FILENO){perror("dup2 error");}close(fd[1]);if(execvp(cmd1[0],cmd1) < 0){perror("execvp error");exit(1);}break;}if(i == 1){close(fd[1]);//将标准输入重定向到管道的读端if(dup2(fd[0],STDIN_FILENO) != STDIN_FILENO){perror("dup2 error");}       close(fd[0]);if(execvp(cmd2[0],cmd2) < 0){perror("execvp error");exit(1);}break;}}else{//parent processif(i == 1){close(fd[0]);close(fd[1]);wait(NULL);wait(NULL);}}}exit(0);
}

#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <signal.h>/**
*Desc:不完整管道之间操作
*author:xiao_dingo
*since:2018-03-08
*email:wwc0524@163.com
*/void sig_handler(int signo){if(signo == SIGPIPE){printf("sigpipe occured\n");}
}void main(void){int fd[2];if(pipe(fd) < 0){perror("pipe error");exit(1);}pid_t pid;if((pid = fork()) < 0){perror("fork error");exit(1);}else if(pid > 0){//parent processsleep(5);close(fd[0]);if(signal(SIGPIPE,sig_handler) == SIG_ERR){perror("signal sigpipe error");exit(1);}char *s = "1234";if(write(fd[1],s,sizeof(s)) != sizeof(s)){fprintf(stderr,"%s,%s\n",strerror(errno),(errno == EPIPE) ? "EPIPE" : ",UNKNOW");}}else{//child processclose(fd[0]);close(fd[1]);}
}

命名管道（FIFO）

1. 两个没有任何关系的进行之间通信可以通过命名管道进行数据传输，本质是内核中的一块缓存，在文件系统中以一个特殊的设备文件（管道文件）存在。在文件系统中的管道文件只有一个索引块存放文件路径，没有数据块，所有数据存放在内核中。
2. 通过系统调用mkfifo创建
3. 命名管道必须读和写同时打开，否则会进入阻塞

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char* pathname,mode_t mode);

消息队列

System v IPC对象（消息队列，共享内存和信号量）存在于内核中而不是文件系统中，由用户控制释放（用户管理IPC对象的生命周期），不像管道和释放由内核控制。IPC对象通过标识符来引用和访问，所有的IPC对象在内核空间有唯一标识ID，在用户空间的唯一标识称为Key

消息队列特性

1. 消息队列是内核中的一个链表
2. 用户进程将数据传输到内核后，内核重新添加一些如用户IＤ，组ＩＤ，读写进程的ＩＤ和优先集等相关信息后并打成一个数据包称为消息
3. 允许一个或者多个进程往消息队列中写消息和读消息，但一个消息只能被一个进程读取，读取完毕就自动删除
4. 消息队列具有一定的FIFO的特性，消息可以按照顺序发送到队列中，也可以几种不同的方式从队列中读取，消息队列在内核中用一个唯一的ＩＰＣ标识ＩＤ表示
5. 消息队列的实现包括创建和打开队列，发送消息，读取消息，控制消息队列四种操作
6. linux 系统查看命令ipcs 删除ipcrm

#include <sys/msg.h>
int msgget(key_t key,int flag);//查询
int msgctl(int msgid,int cmd,struct msgid_ds *buf);//控制
int msgsnd(int magid,const void *ptr,szie_t nbytes,int flag);//发送
ssize_t msgrvc(int msgqid,void *ptr,size_t nbytes,long type,int flag);//接收

共享内存

共享内存允许系统内两个或多个进程共享同一块内存空间，并且数据不用在客户进程和服务器进程间复制，因此共享内存是通信速度最快的一种IPC。
实现的机制简单描述如下：一个进程在系统中申请开辟了一块共享内存空间，然后使用这个共享内存空间的各个进程分别打开这个共享内存空间，并将这个内存空间映射到自己的进程空间上，这样各个进程就可以共同使用这个共享内存空间，就如同使用自己进程地址空间的内存一样
要实现共享内存空间，内核做了许多工作：比如给每个共享内存块分发一个“身份证”、允许用户进程将共享内存映射到各自的地址空间上、在进程提出申请以后将共享内存和进程地址空间脱离，并在适当的时候讲共享内存删除，让其回到可以被创建的状态。
用户利用共享内存实现进程间的通信，实际上就是使用内核提供的服务完成对共享内存的建立、映射、脱离、删除等。当建立并映射成功以后，进程间就能通过共享内存实现数据的交互。

内核提供的服务

/**
*shmget实现共享内存的建立或者打开
*当共享内存的键值key 尚未存在时，调用这个函数并且指定shmflg 参数为IPC_CREAT 可以创建一个大小为 size 的共享内存空间。假设key指定的共享内存已经存在，调用这个函数可以打开这个共享内存，但不会创建。
*
*/
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg)；
/**
*该函数将一个共享内存空间映射到调用进程的地址空间上，并且返回在进程地址空间中的地址。用户拿到改地址后就可以通过这个地址间接的访问共享内存。
*shmid 参数就是shmget 函数的返回值，shmaddr 参数实际上是指出了共享内存映射到进程地址空间上的位置，但是我们一般不会指定这个地址，而是令其为NULL ,让内核选择一个合适的地址。shmflg 参数是配合着shmaddr 参数使用的，在shmaddr 为NULL时就变得没有实际意义，因此通常指定为0
*/
void *shmat(int shmid,const void* shmaddr,int shmflg);
/**
*这个函数将一个进程已经映射了的共享内存脱离进程地址空间。shmaddr 参数就是在进程地址空间的地址，实际就是shmat 函数的返回值
*/
int shmdt(const void* shmaddr);
/**
*此函数实际上有很多的功能，但是我们通长用它将一个已经创建了的共享内存删除，所谓删除实际就是将它放回可以被创建的共享内存队列中。指定cmd 参数为IPC_RMID，就可以将shmid键值指定的共享内存删除，而buf实际上是可以获取这共享内存在内核中的状态，如果不想了解可以指定为0
*/
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

进程信号量

用于进程间的huchi与同步，每种共享资源对应一个信号量，为了便于大量共享资源的操作引入了信号量集，可对所有信息量一次性操作，对信号量集中所有操作可以要求全部成功，也可以部分成功。
它是一个特殊变量，只允许对它进行等待和发送信号这两种操作。

• P（信号量变量sv）：等待。如果sv大于0，减小sv。如果sv为0，挂起这个进程的执行。
• V（信号量变量sv）：发送信号。如果有进程被挂起等待sv，使其恢复执行。如果没有进行被挂起等待sv，增加sv。

#include  <sys/sem.h>
/**
*
*
*/
int semget(key_t key,int nsems,int semflg);