Linux进程间通信
【Linux】进程间通信
1. 通信
通信概念：两个或者多个进程实现 数据 层面的交互
因为进程独立性的存在，导致进程通信的成本比较高
进程间通信的本质 ：必须让不同的进程看到同一份”资源”——特定形式的内存空间。
这个”资源”谁提供？一般是 操作系统 ，
为什么不是我们两个进程中的一个呢？假设一个进程提供，这个资源属于谁？这个进程独有，破坏进程独立性。
“资源”从创建，使用，释放，都是使用系统调用接口！
基于文件级别的通信方式——–管道
进程间通信目的：
数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程
资源共享：多个进程之间共享同样的资源。
通知事件：一个进程需要向另一个或一组进程发送消息，通知它（它们）发生了某种事件（如进程终止时要通知父进程）。
进程控制：有些进程希望完全控制另一个进程的执行（如Debug进程），此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有陷入和异常，并能够及时知道它的状态改变。
2. 匿名管道
2.1 匿名管道的原理
管道就是文件
现在还要一个问题。
如果父进程只是以写或读的形式打开文件，那么子进程也只能是以写或读的形式打开文件，所以父子只能同时读或写。但是我们需要父写子读 或 父读子写。那么只能如下操作：
真正的管道通信原理：
也说明了管道只能进行单向通信。
如果我要进行双向通信呢？使用多个管道
如果没有任何关系，可以用我们刚刚讲的原理进行通信呢？不能
必须是父子关系，兄弟关系，爷孙关系…——–血缘关系，常用于父子
因为管道的内存级文件是匿名的，所以叫做匿名管道‘
2.2 匿名管道的有关代码编写
2.2.1 匿名管道代码编写
管道的特征：
- 具有血缘关系的进程进行进程间通信
- 管道只能单向通信
- 父子进程是会进程协同的，同步与互斥的——保护管道文件的数据安全
- 管道是面向字节流的
- 管道是基于文件的，而文件的生命周期是随 进程 的！
代码gitee链接:
管道的4种情况：
1．读写端正常，管道如果为空，读端就要阻塞
2．读写端正常，管道如果被写满，写端就要阻塞
3．读嘴正常读，写端关闭，读一段时间后，读端就会读到0，表明读到了文件（pipe)结尾，不会被阻塞
- 写端是正常写入，读端关闭了。操作系统就要杀掉正在写入的进程。如何干掉？ 通过信号杀掉 。杀掉因为操作系统是不会做，低效，浪费等类似的工作的。
通过13号信号—–
SIGPIPE
杀掉进程
2.2.2 进程池代码
gitee代码：
3. 命名管道
3.1 创建命名管道的函数
创建命名管道的函数：
3.2 命名管道的原理
具有血缘关系的进程使用匿名管道，没有血缘关系的进程则使用命名管道。
如果两个不同的进程打开同一个文件的时候，在内核中，操作系统只会打开一个文件。
因为该管道文件不需要刷盘，所以直接创建内存级文件。
如何打开同一个文件，文件的文件名+路径相同即可。
3.3 命名管道代码的编写
gitee链接：
内含日志代码编写
4. system V共享内存
4.1 system V共享内存的原理
再次强调：进程间通信的原理是让进程看到同一份资源
如果要申请共享内存、释放共享内存、关联、去关联—–这些操作都是进程直接做的吗？不是。直接由操作系统来做。
需求方—> 系统调用 —> 执行方
4.2 相关函数
4.2.1 shmget 函数
作用：为共享内存申请空间
4.2.2 ftok函数
作用：用pathname和proj_id确定一个key
- key是一个数字，这个数字是几，不重要。关键在于它必须在内核中具有唯一性，能够让不同的进程进行唯一性标识
- 第一个进程可以通过key创建共享内存，第二个之后的进程，只要拿着同一个key就可以和第一个进程看到同一个共享内存了！
- 对于一个已经创建好的共享内存，key在哪？key在共享内存的描述对象中！
- 该函数使
key的矛盾冲突较小 - 当路径不存在时，key就会返回-1；当key与系统中的共享内存相同时，就需要更改pathname或proj_id；
4.2.3 查看和删除共享内存
共享内存的生命周期是随内核的！
用户不主动关闭，共享内存会一直存在。
除非内核重启(用户释放)
key：操作系统内标定唯一性
shmid：只在你的进程内，用来表示资源的唯一性！
4.2.4 shmat 函数
4.2.5 shmctl 函数
作用：删除共享内存
4.3 共享内存的性质
- 共享内存没有同步互斥之类的保护机制
- 共享内存是所有的进程间通信中，速度最快的！因为拷贝少，管道要拷贝2次，共享内存1次也不用
- 共享内存内部的数据，由用户自己维护！
4.4 共享内存代码编写
链接如下：
，其中利用了管道解决了共享内存同步问题。
5. 消息队列
5.1 消息队列的原理
6. IPC在内核中的数据结构设计
使用 C的方式继承 的方法。
