15.6 XSI IPC

（1）3种称作XSI IPC的IPC是：

1）消息队列

2）信号量

3）共享存储器

（2）标识符和键

1）标识符：是一个非负整数，用于引用IPC结构。是IPC对象的内部名。

2）键：IPC对象的外部名。可使多个合作进程能够在同一IPC对象上汇聚。

（3）IPC_PRIVATE键：

用于创建一个新的IPC结构。不能指定此键来引用一个现有的IPC结构。

（4）ftok函数：

由一个路径名和项目ID产生一个键。

（5）ipc_perm结构体

规定了ipc结构的权限和所有者。

（6）结构限制：

XSI IPC结构都有内置限制，可通过重新配置内核来改变。

1）sysctl命令：观察、修改内核配置参数。

2）ipcs -l：显示ipc相关限制。

（7）IPC结构和管道、FIFO的区别：

IPC结构在系统范围内起作用，且没有引用计数。

（8）IPC结构在文件系统中没有名字；IPC不使用文件描述符。

15.7 消息队列

（1）新的应用程序中不要使用消息队列。它们有缺点。（15.6.4）

（2）客户进程和服务器进程之间的双向数据流，可以使用消息队列或全双工管道。

15.8 信号量

（1）多个进程间共享一个资源，可以使用信号量、记录锁和互斥量中的一种来协调。

（2）共享存储中的互斥量速度最快，但作者依然喜欢使用记录锁的两个原因：

1）<459>

2）<459>

15.9 共享存储

（1）共享存储的作用：

允许两个或多个进程共享一个给定的存储区。

它是最快的一种IPC，因为数据不需要在客户进程和服务器进程之间复制。

（2）使用共享存储时要掌握的唯一诀窍：

同步：写完再读取。（信号量、记录锁和互斥量）

（3）

shmget函数：获得一个共享存储标识符。

shmctl函数：对共享存储段执行多种操作。

shmat函数：将共享存储段连接到进程的地址空间。

shmde函数：使调用进程分离共享存储段。

（4）实例：打印特定系统中存放各种类型的数据的位置信息。

#include "apue.h"
#include <sys/shm.h>#define   ARRAY_SIZE  40000
#define MALLOC_SIZE 100000
#define SHM_SIZE    100000
#define SHM_MODE    0600    /* user read/write */char   array[ARRAY_SIZE];  /* uninitialized data = bss */int
main(void)
{int        shmid;char  *ptr, *shmptr;printf("array[] from %p to %p\n", (void *)&array[0],(void *)&array[ARRAY_SIZE]);//bssprintf("stack around %p\n", (void *)&shmid);if ((ptr = malloc(MALLOC_SIZE)) == NULL)//堆err_sys("malloc error");printf("malloced from %p to %p\n", (void *)ptr,(void *)ptr+MALLOC_SIZE);if ((shmid = shmget(IPC_PRIVATE, SHM_SIZE, SHM_MODE)) < 0)err_sys("shmget error");if ((shmptr = shmat(shmid, 0, 0)) == (void *)-1)err_sys("shmat error");printf("shared memory attached from %p to %p\n", (void *)shmptr,(void *)shmptr+SHM_SIZE);if (shmctl(shmid, IPC_RMID, 0) < 0)err_sys("shmctl error");exit(0);
}

（5）C程序的存储空间布局<163>

1）正文段：CPU执行的机器指令部分

2）初始化数据段：（数据段），包含了程序中需明确地赋初值的变量。

3）未初始化数据段：（bss段），程序开始执行之前，内核将此段中的数据初始化为0或空指针。（未初始化的全局变量）

4）栈：保存自动变量以及每次函数调用时所需保存的信息。

5）堆：进行动态存储分配。

（6）实例：相关的进程的其它实现共享存储的技术。

1）/dev/zero的存储映射                  2）线程

#include "apue.h"
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>#define  NLOOPS      1000
#define SIZE        sizeof(long)    /* size of shared memory area */static int
update(long *ptr)
{return((*ptr)++);    /* return value before increment */
}int
main(void)
{int        fd, i, counter;pid_t    pid;void    *area;if ((fd = open("/dev/zero", O_RDWR)) < 0)err_sys("open error");if ((area = mmap(0, SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,fd, 0)) == MAP_FAILED)err_sys("mmap error");close(fd);       /* can close /dev/zero now that it's mapped */TELL_WAIT();if ((pid = fork()) < 0) {err_sys("fork error");} else if (pid > 0) {            /* parent */for (i = 0; i < NLOOPS; i += 2) {if ((counter = update((long *)area)) != i)err_quit("parent: expected %d, got %d", i, counter);TELL_CHILD(pid);WAIT_CHILD();}} else {                     /* child */for (i = 1; i < NLOOPS + 1; i += 2) {WAIT_PARENT();if ((counter = update((long *)area)) != i)err_quit("child: expected %d, got %d", i, counter);TELL_PARENT(getppid());}}exit(0);
}

1）open以读写方式打开/dev/zero设备

2）调用mmap函数映射存储区fd----->void *。（优点：调用此函数创建映射之前，无需存在一个实际的文件）

3）close关闭fd

4）父子进程使用TELL_CHILD(),TELL_PARENT(),WAIT_CHILD(),WAIT_PARENT()同步（这些函数通过SIGUSR1和SIGUSR2信号进行同步）。

#include "apue.h"static volatile sig_atomic_t sigflag; /* set nonzero by sig handler */
static sigset_t newmask, oldmask, zeromask;static void
sig_usr(int signo)  /* one signal handler for SIGUSR1 and SIGUSR2 */
{sigflag = 1;
}void
TELL_WAIT(void)
{if (signal(SIGUSR1, sig_usr) == SIG_ERR)err_sys("signal(SIGUSR1) error");if (signal(SIGUSR2, sig_usr) == SIG_ERR)err_sys("signal(SIGUSR2) error");sigemptyset(&zeromask);sigemptyset(&newmask);sigaddset(&newmask, SIGUSR1);sigaddset(&newmask, SIGUSR2);/* Block SIGUSR1 and SIGUSR2, and save current signal mask */if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask) < 0)err_sys("SIG_BLOCK error");
}void
TELL_PARENT(pid_t pid)
{kill(pid, SIGUSR2);        /* tell parent we're done */
}void
WAIT_PARENT(void)
{while (sigflag == 0)sigsuspend(&zeromask);   /* and wait for parent */sigflag = 0;/* Reset signal mask to original value */if (sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL) < 0)err_sys("SIG_SETMASK error");
}void
TELL_CHILD(pid_t pid)
{kill(pid, SIGUSR1);            /* tell child we're done */
}void
WAIT_CHILD(void)
{while (sigflag == 0)sigsuspend(&zeromask);   /* and wait for child */sigflag = 0;/* Reset signal mask to original value */if (sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL) < 0)err_sys("SIG_SETMASK error");
}

1）

int sigsuspend(const sigset_t *mask);

临时改变信号掩码并挂起，直到某信号到达。

int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);

此处用于改回信号掩码。

kill函数：发送信号给进程。

（7）实例：匿名存储映射。

匿名：不通过一个文件描述符与一个路径名相结合，并且创建了一个可与后代进程共享的存储区。

（8）在两个无关进程之间使用共享存储段的方法：

1）XSI共享存储函数。

2）mmap将同一文件映射至它们的地址空间。

15.10 POSIX信号量

（1）POSIX信号量接口意在解决XSI信号量接口的几个缺陷。

（2）两种形式：

1）未命名信号量：只存在于内存中，并要求能使用信号量的进程必须可以访问内存。（同一进程的线程或已映射内存）

2）命名信号量：可以通过名字访问，可以被任何已知它们名字的进程中的线程使用。

（3）POSIX信号量的Linux实现将文件映射到了进程地址空间，并且没有使用系统调用来操作各自的信号量。

（性能明显好于XSI信号量）

15.12 小结

（1）建议：使用管道和FIFO;考虑全双工管道和记录锁以避免消息队列和信号量的使用。