linux进程间通信与同步Word文档格式.docx

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同时此类系统中，由于内核空间是由不同的进程共享，所以在内核的数据可以由不同的进程共享，不同的进程也可能同时需要访问临界资源，同时要考虑内核中的中断，这种情况下，进程间的数据交换已经不是问题，现在的问题是如何保护临界资源和共享资源不被同时访问造成资源的紊乱，这就是Linux的同步机制。

UCOS是比较典型的Falt内存系统，它不支持虚拟内存机制，也没有用户空间和内核空间的区别，实际上它就象是Linux的内核空间，不同任务间可以相互访问，没有不同进程间内存保护机制。

所以可以完全利用Linux系统中的同一进程中不同线程的通信机制。

由于所有的任务与中断都共享同一地址空间，所以同步机制也与任务间通信在同一空间中实现，是这2种机制的相互替换成为可能。

详细介绍：

linux下的进程通信手段基本上是从Unix平台上的进程通信手段继承而来的。

而对Unix发展做出重大贡献的两大主力AT&

T的贝尔实验室及BSD（加州大学伯克利分校的伯克利软件发布中心）在进程间通信方面的侧重点有所不同。

前者对Unix早期的进程间通信手段进行了系统的改进和扩充，形成了“systemVIPC”，通信进程局限在单个计算机内；

后者则跳过了该限制，形成了基于套接口（socket）的进程间通信机制。

Linux则把两者继承了下来，如图示：

其中，最初UnixIPC包括：

管道、FIFO、信号；

SystemVIPC包括：

SystemV消息队列、SystemV信号灯、SystemV共享内存区；

PosixIPC包括：

Posix消息队列、Posix信号灯、Posix共享内存区。

有两点需要简单说明一下：

1）由于Unix版本的多样性，电子电气工程协会（IEEE）开发了一个独立的Unix标准，这个新的ANSIUnix标准被称为计算机环境的可移植性操作系统界面（PSOIX）。

现有大部分Unix和流行版本都是遵循POSIX标准的，而Linux从一开始就遵循POSIX标准；

2）BSD并不是没有涉足单机内的进程间通信（socket本身就可以用于单机内的进程间通信）。

事实上，很多Unix版本的单机IPC留有BSD的痕迹，如4.4BSD支持的匿名内存映射、4.3+BSD对可靠信号语义的实现等等。

图一给出了linux所支持的各种IPC手段，在本文接下来的讨论中，为了避免概念上的混淆，在尽可能少提及Unix的各个版本的情况下，所有问题的讨论最终都会归结到Linux环境下的进程间通信上来。

并且，对于Linux所支持通信手段的不同实现版本（如对于共享内存来说，有Posix共享内存区以及SystemV共享内存区两个实现版本），将主要介绍PosixAPI。

linux下进程间通信的几种主要手段简介：

1.管道（Pipe）及有名管道（namedpipe）：

管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信；

2.信号（Signal）：

信号是比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某种事件发生，除了用于进程间通信外，进程还可以发送信号给进程本身；

linux除了支持Unix早期信号语义函数sigal外，还支持语义符合Posix.1标准的信号函数sigaction（实际上，该函数是基于BSD的，BSD为了实现可靠信号机制，又能够统一对外接口，用sigaction函数重新实现了signal函数）；

3.报文（Message）队列（消息队列）：

消息队列是消息的链接表，包括Posix消息队列systemV消息队列。

有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。

消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。

4.共享内存：

使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。

是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。

往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。

5.信号量（semaphore）：

主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。

6.套接口（Socket）：

更为一般的进程间通信机制，可用于不同机器之间的进程间通信。

起初是由Unix系统的BSD分支开发出来的，但现在一般可以移植到其它类Unix系统上：

Linux和SystemV的变种都支持套接字。

下面将对上述通信机制做具体阐述。

附1：

参考文献[2]中对linux环境下的进程进行了概括说明：

一般来说，linux下的进程包含以下几个关键要素：

∙有一段可执行程序；

∙有专用的系统堆栈空间；

∙内核中有它的控制块（进程控制块），描述进程所占用的资源，这样，进程才能接受内核的调度；

∙具有独立的存储空间

进程和线程有时候并不完全区分，而往往根据上下文理解其含义。

Linux下进程间通信：

管道-pipe函数

*IPC

*Linux

*pipe

*管道

*进程间通信

摘要：

在本系列序中作者概述了linux进程间通信的几种主要手段。

其中管道和有名管道是最早的进程间通信机制之一，管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信。

认清管道和有名管道的读写规则是在程序中应用它们的关键，本文在详细讨论了管道和有名管道的通信机制的基础上，用实例对其读写规则进行了程序验证，这样做有利于增强读者对读写规则的感性认识，同时也提供了应用范例。

本文来自网络，但原文出处难以查证。

目录[隐藏]

1.管道相关的关键概念

2.管道的创建

3.管道的读写规则

4.管道应用实例

1.用于shell

2.用于具有亲缘关系的进程间通信

5.管道的局限性

管道相关的关键概念

管道是Linux支持的最初UnixIPC形式之一，具有以下特点：

*管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；

需要双方通信时，需要建立起两个管道；

*只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲缘关系的进程）；

*单独构成一种独立的文件系统：

管道对于管道两端的进程而言，就是一个文件，但它不是普通的文件，它不属于某种文件系统，而是自立门户，单独构成一种文件系统，并且只存在与内存中。

*数据的读出和写入：

一个进程向管道中写的内容被管道另一端的进程读出。

写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾，并且每次都是从缓冲区的头部读出数据。

管道的创建

#include<

unistd.h>

intpipe（intfd[2]）

返回：

成功，0；

失败，-1

该函数创建的管道的两端处于一个进程中间，在实际应用中没有太大意义，因此，一个进程在由pipe（）创建管道后，一般再fork一个子进程，然后通过管道实现父子进程间的通信（因此也不难推出，只要两个进程中存在亲缘关系，这里的亲缘关系指的是具有共同的祖先，都可以采用管道方式来进行通信）。

管道的读写规则

管道两端可分别用描述字fd[0]以及fd[1]来描述，需要注意的是，管道的两端是固定了任务的。

即一端只能用于读，由描述字fd[0]表示，称其为管道读端；

另一端则只能用于写，由描述字fd[1]来表示，称其为管道写端。

如果试图从管道写端读取数据，或者向管道读端写入数据都将导致错误发生。

一般文件的I/O函数都可以用于管道，如close、read、write等等。

从管道中读取数据：

*如果管道的写端不存在，则认为已经读到了数据的末尾，读函数返回的读出字节数为0；

*当管道的写端存在时，如果请求的字节数目大于PIPE_BUF，则返回管道中现有的数据字节数，如果请求的字节数目不大于PIPE_BUF，则返回管道中现有数据字节数（此时，管道中数据量小于请求的数据量）；

或者返回请求的字节数（此时，管道中数据量不小于请求的数据量）。

注：

（PIPE_BUF在include/linux/limits.h中定义，不同的内核版本可能会有所不同。

Posix.1要求PIPE_BUF至少为512字节，redhat7.2中为4096）。

关于管道的读规则验证：

/***************readtest.c***************/

sys/types.h>

errno.h>

main（）

{

intpipe_fd[2];

pid_tpid;

charr_buf[100];

charw_buf[4];

char*p_wbuf;

intr_num;

intcmd;

memset（r_buf,0,sizeof（r_buf））;

memset（w_buf,0,sizeof（r_buf））;

p_wbuf=w_buf;

if（pipe（pipe_fd）<

0）

{

printf（"

pipecreateerror\n"

）;

return-1;

}

if（（pid=fork（））==0）

\n"

close（pipe_fd[1]）;

sleep（3）;

//确保父进程关闭写端

r_num=read（pipe_fd[0],r_buf,100）;

readnumi