1.進(jìn)程間通信概念介紹：
1.1（1）.數(shù)據(jù)傳輸
一個(gè)進(jìn)程需要將它的數(shù)據(jù)發(fā)送給另一個(gè)進(jìn)程
（2).資源共享
多個(gè)進(jìn)程之間共享同樣的資源
(3)通知事件
一個(gè)進(jìn)程需要向另一個(gè)或一組進(jìn)程發(fā)送消息，通知它們發(fā)生了某種事件
(4).進(jìn)程控制
有些進(jìn)程希望完全控制另一個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行（如Debug進(jìn)程），此時(shí)控制進(jìn)程希望能夠攔截另一個(gè)進(jìn)程的所有操作，并能夠及時(shí)知道它的狀態(tài)改變
1.2Linux進(jìn)程間通信（IPC）由以下幾部分發(fā)展而來(lái)：
1.UNIX進(jìn)程間通信
2.基于System V進(jìn)程間通信
3.POSIX進(jìn)程間通信
2.進(jìn)程間通信方式
2.1共享內(nèi)存
進(jìn)程間需要共享的數(shù)據(jù)被放在一個(gè)叫做IPC共享內(nèi)存區(qū)域的地方，所有需要訪問(wèn)該共享區(qū)域的進(jìn)程都要把該共享區(qū)域映射到本進(jìn)程的地址空間中去。系統(tǒng)V共享內(nèi)存通過(guò)shmget獲得或創(chuàng)建一個(gè)IPC共享內(nèi)存區(qū)域，并返回相應(yīng)的標(biāo)識(shí)符。內(nèi)核在保證shmget獲得或創(chuàng)建一個(gè)共享內(nèi)存區(qū)，初始化該共享內(nèi)存區(qū)相應(yīng)的shmid_kernel結(jié)構(gòu)注同時(shí)，還將在特殊文件系統(tǒng)shm中，創(chuàng)建并打開(kāi)一個(gè)同名文件，并在內(nèi)存中建立起該文件的相應(yīng)dentry及inode結(jié)構(gòu)，新打開(kāi)的文件不屬于任何一個(gè)進(jìn)程（任何進(jìn)程都可以訪問(wèn)該共享內(nèi)存區(qū)）。所有這一切都是系統(tǒng)調(diào)用shmget完成的。
2.1.1共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)分為兩個(gè)步驟:
一、創(chuàng)建共享內(nèi)存，使用shmget函數(shù)
二、映射共享內(nèi)存，將這段創(chuàng)建的共享內(nèi)存映射到具體的進(jìn)程空間去，使用shmat函數(shù)
2.1.2 int shmget ( key_t key, int size, int shmflg )

key標(biāo)識(shí)共享內(nèi)存的鍵值: 0/IPC_PRIVATE。 當(dāng)key的取值為IPC_PRIVATE，則函數(shù)shmget()將創(chuàng)建一塊新的共享內(nèi)存；如果key的取值為0，而參數(shù)shmflg中又設(shè)置IPC_PRIVATE這個(gè)標(biāo)志，則同樣會(huì)創(chuàng)建一塊新的共享內(nèi)存。返回值：如果成功，返回共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符；如果失敗，返回-1

2.1.3char * shmat ( int shmid, char *shmaddr, int flag)
參數(shù)：
shmid：shmget函數(shù)返回的共享存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)符
flag：決定以什么方式來(lái)確定映射的地址（通常為0）
返回值：
如果成功，則返回共享內(nèi)存映射到進(jìn)程中的地址；如果失敗，則返回- 1
2.1.4當(dāng)一個(gè)進(jìn)程不再需要共享內(nèi)存時(shí)，需要把它從進(jìn)程地址空間中脫離。
int shmdt ( char *shmaddr )
2.1.5
#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <string.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/shm.h>

#include <error.h>

#define SIZE 1024

int main()

{

int shmid ;char *shmaddr ;struct shmid_ds buf ;int flag = 0 ;int pid ;shmid = shmget(IPC_PRIVATE, SIZE, IPC_CREAT|0600 ) ;if ( shmid < 0 ){perror("get shm ipc_id error") ;return -1 ;}pid = fork() ;if ( pid == 0 ){shmaddr = (char *)shmat( shmid, NULL, 0 ) ;if ( (int)shmaddr == -1 ){perror("shmat addr error") ;return -1 ;}strcpy( shmaddr, "Hi, I am child process!\n") ;shmdt( shmaddr ) ;return 0;} else if ( pid > 0) {sleep(3 ) ;flag = shmctl( shmid, IPC_STAT, &buf) ;if ( flag == -1 ){perror("shmctl shm error") ;return -1 ;}printf("shm_segsz =%d bytes\n", buf.shm_segsz ) ;printf("parent pid=%d, shm_cpid = %d \n", getpid(), buf.shm_cpid ) ;printf("chlid pid=%d, shm_lpid = %d \n",pid , buf.shm_lpid ) ;shmaddr = (char *) shmat(shmid, NULL, 0 ) ;if ( (int)shmaddr == -1 ){perror("shmat addr error") ;return -1 ;}printf("%s", shmaddr) ;shmdt( shmaddr ) ;shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL) ;}else{perror("fork error") ;shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL) ;}return 0 ;

}

編譯 gcc shm.c –o shm。

執(zhí)行 ./shm，執(zhí)行結(jié)果如下：

shm_segsz =1024 bytes

shm_cpid = 9503

shm_lpid = 9504

Hi, I am child process!

多進(jìn)程讀寫范例
多進(jìn)程讀寫即一個(gè)進(jìn)程寫共享內(nèi)存，一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程讀共享內(nèi)存。下面的例子實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)進(jìn)程寫共享內(nèi)存，一個(gè)進(jìn)程讀共享內(nèi)存。

（1）下面程序?qū)崿F(xiàn)了創(chuàng)建共享內(nèi)存，并寫入消息。

shmwrite.c源代碼如下：

#include <stdio.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/shm.h>

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

#include <string.h>

typedef struct{

char name[8];int age;

} people;

int main(int argc, char** argv)

{

int shm_id,i;key_t key;char temp[8];people *p_map;char pathname[30] ;strcpy(pathname,"/tmp") ;key = ftok(pathname,0x03);if(key==-1){perror("ftok error");return -1;}printf("key=%d\n",key) ;shm_id=shmget(key,4096,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0600); if(shm_id==-1){perror("shmget error");return -1;}printf("shm_id=%d\n", shm_id) ;p_map=(people*)shmat(shm_id,NULL,0);memset(temp, 0x00, sizeof(temp)) ;strcpy(temp,"test") ;temp[4]='0';for(i = 0;i<3;i++){temp[4]+=1;strncpy((p_map+i)->name,temp,5);(p_map+i)->age=0+i;}shmdt(p_map) ;return 0 ;

}

（2）下面程序?qū)崿F(xiàn)從共享內(nèi)存讀消息。

shmread.c源代碼如下：

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/shm.h>

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

typedef struct{

char name[8];int age;

} people;

int main(int argc, char** argv)

{

int shm_id,i;key_t key;people *p_map;char pathname[30] ;strcpy(pathname,"/tmp") ;key = ftok(pathname,0x03);if(key == -1){perror("ftok error");return -1;}printf("key=%d\n", key) ;shm_id = shmget(key,0, 0); if(shm_id == -1){perror("shmget error");return -1;}printf("shm_id=%d\n", shm_id) ;p_map = (people*)shmat(shm_id,NULL,0);for(i = 0;i<3;i++){printf( "name:%s\n",(*(p_map+i)).name );printf( "age %d\n",(*(p_map+i)).age );}if(shmdt(p_map) == -1){perror("detach error");return -1;}return 0 ;

}

（3）編譯與執(zhí)行

① 編譯gcc shmwrite.c -o shmwrite。

② 執(zhí)行./shmwrite，執(zhí)行結(jié)果如下：

key=50453281

shm_id=688137

③ 編譯gcc shmread.c -o shmread。

④ 執(zhí)行./shmread，執(zhí)行結(jié)果如下：

key=50453281

shm_id=688137

name:test1

age 0

name:test2

age 1

name:test3

age 2

⑤ 再執(zhí)行./shmwrite，執(zhí)行結(jié)果如下：

key=50453281

shmget error: File exists
可用 ipcrm -m 共享內(nèi)存標(biāo)識(shí)符大小即可。
2.2管道通信
2.2.1管道是單向的、先進(jìn)先出的，它把一個(gè)進(jìn)程的輸出和另一個(gè)進(jìn)程的輸入連接在一起。
一個(gè)進(jìn)程（寫進(jìn)程）在管道的尾部寫入數(shù)據(jù)，另一個(gè)進(jìn)程（讀進(jìn)程）從管道的頭部讀出數(shù)據(jù)
2.2.2管道包括無(wú)名管道和有名管道兩種，前者用于父進(jìn)程和子進(jìn)程間的通信，后者可用于運(yùn)行于同一系統(tǒng)中的任意兩個(gè)進(jìn)程間的通信。
無(wú)名管道創(chuàng)建：
int pipe(int filedis[2])；
當(dāng)一個(gè)管道建立時(shí)，它會(huì)創(chuàng)建兩個(gè)文件描述符：
filedis[0] 用于讀管道，
filedis[1] 用于寫管道
2.2.3管道用于不同進(jìn)程間通信。通常先創(chuàng)建一個(gè)管道，再通過(guò)fork函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程，該子進(jìn)程會(huì)繼承父進(jìn)程所創(chuàng)建的管道
!!!注意：必須在系統(tǒng)調(diào)用fork( )前調(diào)用pipe( )，否則子進(jìn)程將不會(huì)繼承文件描述符
2.3 消息隊(duì)列：
消息隊(duì)列就是一個(gè)消息的鏈表.可以把消息看作一個(gè)記錄，具有特定的格式.進(jìn)程可以向中按照一定的規(guī)則添加新消息;另一些進(jìn)程則可以從消息隊(duì)列中讀走消息
2.3.1msgget:
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgget(key_t key, int msgflg)

key：鍵值，由ftok獲得。
msgflg：標(biāo)志位。
返回值：與健值key相對(duì)應(yīng)的消息隊(duì)列描述字

msgflag:
IPC_CREAT
創(chuàng)建新的消息隊(duì)列
IPC_EXCL
與IPC_CREAT一同使用，表示如果要?jiǎng)?chuàng)建的消息隊(duì)列已經(jīng)存在，則返回錯(cuò)誤。
IPC_NOWAIT
讀寫消息隊(duì)列要求無(wú)法得到滿足時(shí)，不阻塞

Msqid: 已打開(kāi)的消息隊(duì)列id
Msgp: 存放消息的結(jié)構(gòu)
Msgsz: 消息數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
Msgflg:
發(fā)送標(biāo)志，有意義的msgflg標(biāo)志為IPC_NOWAIT，指明在消息隊(duì)列沒(méi)有足夠空間容納要發(fā)送的消息時(shí)，msgsnd是否等待

2.3.2 接收消息 msgrcv
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgrcv(int msqid, struct msgbuf *msgp, int msgsz, long msgtyp, int msgflg)

功能：
從msqid代表的消息隊(duì)列中讀取一個(gè)msgtyp類型的消息，并把消息存儲(chǔ)在msgp指向的msgbuf結(jié)構(gòu)中。在成功地讀取了一條消息以后，隊(duì)列中的這條消息將被刪除
struct msgbuf
{
long mtype；/消息類型/
char mtext[1]; /消息數(shù)據(jù)的首地址/
}
2.4 信號(hào)量
2.4.1信號(hào)燈的含義介紹：
信號(hào)量(又名：信號(hào)燈)與其他進(jìn)程間通信方式不大相同，主要用途是保護(hù)臨界資源.
進(jìn)程可以根據(jù)它判定是否能夠訪問(wèn)某些共享資源。除了用于訪問(wèn)控制外，還可用于進(jìn)程同步
2.4.2信號(hào)燈的分類:
二值信號(hào)燈：信號(hào)燈的值只能取0或1，類似于互斥鎖。 但兩者有不同：
信號(hào)燈強(qiáng)調(diào)共享資源，只要共享資源可用，其他進(jìn)程同樣可以修改信號(hào)燈的值；
互斥鎖更強(qiáng)調(diào)進(jìn)程，占用資源的進(jìn)程使用完資源后，必須由進(jìn)程本身來(lái)解鎖。
計(jì)數(shù)信號(hào)燈：信號(hào)燈的值可以取任意非負(fù)值
2.4.3
信號(hào)量的操作——semop函數(shù)
信號(hào)量的值與相應(yīng)資源的使用情況有關(guān)，當(dāng)它的值大于 0 時(shí)，表示當(dāng)前可用的資源數(shù)的數(shù)量；當(dāng)它的值小于 0 時(shí)，其絕對(duì)值表示等待使用該資源的進(jìn)程個(gè)數(shù)。信號(hào)量的值僅能由 PV 操作來(lái)改變。

在 Linux 下，PV 操作通過(guò)調(diào)用semop函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該函數(shù)定義在頭文件 sys/sem.h中，原型如下：int semop（int semid，struct sembuf *sops，size_t nsops）；函數(shù)的參數(shù) semid 為信號(hào)量集的標(biāo)識(shí)符；參數(shù) sops 指向進(jìn)行操作的結(jié)構(gòu)體數(shù)組的首地址；參數(shù) nsops 指出將要進(jìn)行操作的信號(hào)的個(gè)數(shù)。semop 函數(shù)調(diào)用成功返回 0，失敗返回 -1。semop 的第二個(gè)參數(shù) sops 指向的結(jié)構(gòu)體數(shù)組中，每個(gè) sembuf 結(jié)構(gòu)體對(duì)應(yīng)一個(gè)特定信號(hào)的操作。因此對(duì)信號(hào)量進(jìn)行操作必須熟悉該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)定義在 linux/sem.h，如下所示：struct sembuf{unsigned short sem_num; //信號(hào)在信號(hào)集中的索引，0代表第一個(gè)信號(hào)，1代表第二個(gè)信號(hào) short sem_op; //操作類型short sem_flg; //操作標(biāo)志}; 下面詳細(xì)介紹一下 sembuf 的幾個(gè)參數(shù)：

---

sem_op 參數(shù)：
sem_op > 0 信號(hào)加上 sem_op 的值，表示進(jìn)程釋放控制的資源；

sem_op = 0 如果沒(méi)有設(shè)置 IPC_NOWAIT，則調(diào)用進(jìn)程進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直到信號(hào) 量的值為0；否則進(jìn)程不回睡眠，直接返回 EAGAINsem_op < 0 信號(hào)加上 sem_op 的值。若沒(méi)有設(shè)置 IPC_NOWAIT ，則調(diào)用進(jìn)程阻塞，直到資源可用；否則進(jìn)程直接返回EAGAIN

sem_flg 參數(shù)：
該參數(shù)可設(shè)置為 IPC_NOWAIT 或 SEM_UNDO 兩種狀態(tài)。只有將 sem_flg 指定為 SEM_UNDO 標(biāo)志后，semadj （所指定信號(hào)量針對(duì)調(diào)用進(jìn)程的調(diào)整值）才會(huì)更新。 此外，如果此操作指定SEM_UNDO，系統(tǒng)更新過(guò)程中會(huì)撤消此信號(hào)燈的計(jì)數(shù)（semadj）。此操作可以隨時(shí)進(jìn)行—它永遠(yuǎn)不會(huì)強(qiáng)制等待的過(guò)程。調(diào)用進(jìn)程必須有改變信號(hào)量集的權(quán)限。

sem_flg公認(rèn)的標(biāo)志是 IPC_NOWAIT 和 SEM_UNDO。如果操作指定SEM_UNDO，它將會(huì)自動(dòng)撤消該進(jìn)程終止時(shí)。在標(biāo)準(zhǔn)操作程序中的操作是在數(shù)組的順序執(zhí)行、原子的，那就是，該操作要么作為一個(gè)完整的單元，要么不。如果不是所有操作都可以立即執(zhí)行的系統(tǒng)調(diào)用的行為取決于在個(gè)人sem_flg領(lǐng)域的IPC_NOWAIT標(biāo)志的存在。對(duì)信號(hào)量最基本的操作就是進(jìn)行PV操作，而System V信號(hào)量正是通過(guò) semop 函數(shù)和 sembuf 結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行PV操作的。當(dāng) sembuf 的第二個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) sem_op 設(shè)置為負(fù)數(shù)時(shí)，是對(duì)它進(jìn)行P操作，即減1操作；當(dāng)設(shè)置為正數(shù)時(shí)，就是進(jìn)行V操作，即加1操作。

重點(diǎn)介紹的是semop函數(shù)。該函數(shù)主要功能是對(duì)信號(hào)燈進(jìn)行P/V操作。

P操作責(zé)把當(dāng)前進(jìn)程由運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為阻塞狀態(tài)，直到另外一個(gè)進(jìn)程喚醒它。操作為：申請(qǐng)一個(gè)空閑資源（把信號(hào)量減1），若成功，則退出；若失敗，則該進(jìn)程被阻塞；

V操作負(fù)責(zé)把一個(gè)被阻塞的進(jìn)程喚醒，它有一個(gè)參數(shù)表，存放著等待被喚醒的進(jìn)程信息。操作為：釋放一個(gè)被占用的資源（把信號(hào)量加1），如果發(fā)現(xiàn)有被阻塞的進(jìn)程，則選擇一個(gè)喚醒之。

semop函數(shù)原型如下：

int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);

semop操作中：sembuf結(jié)構(gòu)的sem_flg成員可以為0、IPC_NOWAIT、SEM_UNDO 。為SEM_UNDO時(shí)，它將使操作系統(tǒng)跟蹤當(dāng)前進(jìn)程對(duì)這個(gè)信號(hào)量的修改情況，如果這個(gè)進(jìn)程在沒(méi)有釋放該信號(hào)量的情況下終止，操作系統(tǒng)將自動(dòng)釋放該進(jìn)程持有的。

sembuf結(jié)構(gòu)的sem_flg成員為SEM_UNDO時(shí)，它將使操作系統(tǒng)跟蹤當(dāng)前進(jìn)程對(duì)這個(gè)信號(hào)量的修改情況，如果這個(gè)進(jìn)程在沒(méi)有釋放該信號(hào)量的情況下終止，操作系統(tǒng)將自動(dòng)釋放該進(jìn)程持有的信號(hào)量

問(wèn)題描述：假設(shè)父子進(jìn)程對(duì)一個(gè)文件進(jìn)行寫操作，但是這個(gè)文件同一時(shí)間只能有一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行寫操作。

示例程序如下：

#include <stdio.h>
//……此處省略了頭文件
void P(int sid)
{
struct sembuf sem_p;
sem_p.sem_num = 0;
sem_p.sem_op = -1;
sem_p.sem_flg = 0;

if (semop(sid, &sem_p, 1) == -1){perror("p op failed");exit(1);}}void V(int sid){struct sembuf sem_p;sem_p.sem_num = 0;sem_p.sem_op = 1;//sem_p.sem_flg = SEM_UNDO;sem_p.sem_flg = 0;if (semop(sid, &sem_p, 1) == -1){perror("v op failed");exit(1);}}int main(int argc, char * argv[ ]){pid_t pid;int fd;key_t key;int sid;if ((fd = open("semset", O_RDWR | O_CREAT, 0666)) == -1){perror("open");exit( -1);}if ((key=ftok("semset", 'a')) == -1){perror("ftok");return -1;}if ((sid = semget(key, 1, IPC_CREAT | 0666)) == -1){perror("createSemset");exit(-1);}if( -1==semctl(sid, 0, SETVAL, 1) ){perror("SETVAL");exit(1);}if ((pid=fork()) == -1){perror("fork");exit(-1);}else if ( 0 == pid ){while(1){P(sid); printf("child writing\n");sleep(1);printf("child finish post\n");V(sid);}}else{while(1){P(sid);printf("parent writing");sleep(1);printf("parent writing finish post\n");V(sid);}}return 0;}

在該程序中，父子進(jìn)程都有可能執(zhí)行P操作成功，因此，兩個(gè)進(jìn)程中的提示語(yǔ)句，交替顯示。若通過(guò)kill命令把其中一個(gè)進(jìn)程殺死，且該進(jìn)程還沒(méi)有執(zhí)行V操作釋放資源。若使用SEM_UNDO標(biāo)志，則操作系統(tǒng)將自動(dòng)釋放該進(jìn)程持有的信號(hào)量，從而使得另外一個(gè)進(jìn)程可以繼續(xù)工作。若沒(méi)有這個(gè)標(biāo)志，另外進(jìn)程將P操作永遠(yuǎn)阻塞。

因此，一般建議使用SEM_UNDo標(biāo)志。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的LInux--进程间通信的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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