《进程通信》PPT课件.ppt

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1、1,进程通信(communication,低级通讯-信号机制高级通讯(管道,IPC,Scoket),2,进程间通信的类型,低级通信：只能传递状态和整数值（控制信息），包括进程互斥和同步所采用的信号量和管程机制。优点的速度快。缺点是：传送信息量小：效率低，每次通信传递的信息量固定，若传递较多信息则需要进行多次通信。编程复杂：用户直接实现通信的细节，编程复杂，容易出错。高级通信：能够传送任意数量的数据，包括三类：共享存储区、管道、消息。,返回,1.低级通信和高级通信,3,2.直接通信和间接通信,直接通信：信息直接传递给接收方，如管道。在发送时，指定接收方的地址或标识，也可以指定多个接收方或广播式地

2、址；在接收时，允许接收来自任意发送方的消息，并在读出消息的同时获取发送方的地址。间接通信：借助于收发双方进程之外的共享数据结构作为通信中转，如消息队列。通常收方和发方的数目可以是任意的。,4,3.高级通信的特征,通信链路(communication link)：点对点/多点/广播单向/双向有容量（链路带缓冲区）/无容量（发送方和接收方需自备缓冲区）数据格式：字节流(byte stream)：各次发送之间的分界，在接收时不被保留，没有格式；报文(datagram/message)：各次发送之间的分界，在接收时被保留，通常有格式（如表示类型），定长/不定长报文，可靠报文/不可靠报文。收发操作的同步

3、方式发送阻塞（直到被链路容量或接收方所接受）和不阻塞（失败时立即返回）接收阻塞（直到有数据可读）和不阻塞（无数据时立即返回）由事件驱动收发：在允许发送或有数据可读时，才做发送和接收操作,5,低级通讯-信号机制,一个进程向另一个进程或进程组（或自己）发送（kill系统调用）：发送者必须具有接收者同样的有效用户ID，或者发送者是超级用户身份某些键盘按键，如：中断字符（通常是Ctrl+C或Del）、暂停字符（如Ctrl+Z）硬件条件，如：除数为零、浮点运算错、访问非法地址等异常条件软件条件，如：Socket中有加急数据到达,1.信号类型,6,2.对信号的处理,进程可以设置信号处理例程（signal系

4、统调用），在接收到信号时就被调用，称为捕获该信号。信号处理例程的参数是接收到信号的编号。进程也可以忽略指定的信号(SIG_IGN)。只有SIGKILL信号（无条件终止进程）和SIGSTOP（使进程暂停）不能被忽略。在库函数system()的实现中，通过fork和exec加载新程序之后，在父进程中对SIGINT和SIGQUIT都要忽略，然后wait直到子进程终止，才恢复对SIGINT和SIGQUIT的原有处理例程。进程创建后为信号设立了默认处理例程(SIG_DFL)，如：终止并留映象文件(core),7,信号的接收Signal(signame,function)function(SIG_DFL,

5、SIG_IGN,user_function)SIG_DFL-系统默认处理方式SIG_IGN-忽略该信号（除SIGSTOP,SIGKILL)User_functiong-按用户指定的处理方式处理，主要针对SIGUSR1,SIGUSR2(16，17号)信号，其它信号如忽略可按此方式处理。,8,信号的发送按约定的事件发送（按键，硬件，函数）通过kill函数直接发送信号给指定的进程。kill(pid,sig)-program kill signame pid-terminal,9,例1#include#include static void sig_usr(int);int main(void)sig

6、nal(SIGUSR1,sig_usr);signal(SIGUSR2,sig_usr);for(;)pause();static void sig_usr(int sign)if(sign=SIGUSR1)printf(receive SIGUS1n);else if(sign=SIGUSR2)printf(receive SIGUS2n);else printf(receive other);return;,a.out&Kill USR1 pidnumKill USR2 pidnum,10,例2#include#include#include void waiting(),stop();i

7、nt wait_mark;main()int p1,p2;signal(SIGINT,SIG_IGN);signal(SIGQUIT,SIG_IGN);while(p1=fork()=-1);if(p10)while(p2=fork()=-1);if(p20)wait_mark=1;signal(SIGINT,stop);waiting();kill(p1,16);kill(p2,17);wait(0);wait(0);printf(parent process is killed!n);exit(0);,11,else wait_mark=1;signal(17,stop);waiting(

8、);printf(child process 2 is killed by parnent!n);exit(0);else wait_mark=1;signal(16,stop);waiting();printf(child 1 is killedn);exit(0);void waiting()while(wait_mark!=0);void stop()wait_mark=0;,12,高级通讯-管道,管道的概念（pipe)管道是UNIX IPC的最老形式，并且所有U N I X系统都提供此种通信机制，管道有两种限制；(1)它们是半双工的。数据只能在一个方向上流动。(2)它们只能在具有公共祖

9、先的进程之间使用。通常，一个管道由一个进程创建，然后该进程调用f o r k，此后父、子进程之间就可应用该管道。实现形式pipe()FIFO,13,通过pipe系统调用创建无名管道，得到两个文件描述符，分别用于写和读。int pipe(int fildes2);文件描述符fildes0为读端，fildes1为写端；通过系统调用write和read进行管道的写和读；进程间双向通信，通常需要两个管道；只适用于父子进程之间或父进程安排的各个子进程之间；UNIX中的命名管道，可通过mknod系统调用建立：指定mode为S_IFIFOint mknod(const char*path,mode_t mo

10、de,dev_t dev);,14,FIFO,F I F O有两种用途：(1)FIFO由s h e l l命令使用以便将数据从一条管道线传送到另一条，为此无需创建中间临时文件。(2)FIFO用于客户机-服务器应用程序中，以在客户机和服务器之间传递数据。,15,#mkfifo myfifo#echo“hello world”myfifo#cat myfifo,16,高级通讯-IPC,共享存储器系统(Shared-Memory System)消息传递系统(Message passing System),17,1 共享存储器系统,共享存储器系统：相互通讯的进程通过共享数据结构和存储区进行通讯，因而可

11、进一步分为：基于共享数据结构的通讯方式；（低效，只适于传递少量数据）基于共享存储区的通讯方式。为了传送大量数据，在存储区中划出一块共享存储区，诸进程可通过对共享存储区进行读或写数据实现通讯。,向系统申请共享存储区中的一个分区指定该分区的关键字如果已经给其他进程分配了这样的存储区，将使用分区的描述符返回给申请者4 申请者将申请到的共享分区挂到本进程上,返回,18,共享存储器系统操作,创建或打开共享存储区(shmget)：依据用户给出的整数值key，创建新区或打开现有区，返回一个共享存储区ID。连接共享存储区(shmat)：连接共享存储区到本进程的地址空间，可以指定虚拟地址或由系统分配，返回共享存

12、储区首地址。父进程已连接的共享存储区可被fork创建的子进程继承。拆除共享存储区连接(shmdt)：拆除共享存储区与本进程地址空间的连接。共享存储区控制(shmctl)：对共享存储区进行控制。如：共享存储区的删除需要显式调用shmctl(shmid,IPC_RMID,0)；,19,#include#include#include#include#define SHMSZ 27int main(void)char c;int shmid;key_t key;char*shm,*s;/*create a share_memory named 5678*/key=5678;if(shmid=shmg

13、et(key,SHMSZ,IPC_CREAT|0666)0)exit(0);/*connecting this share_memory to process*/if(shm=shmat(shmid,NULL,0)=NULL)exit(0);,Shm_1.c,20,/*writting some letters to this memory for other process*/s=shm;for(c=a;c=z;c+)*s+=c;*s=#;/*waitting for another process change this memory*/while(*shm!=*)sleep(1);exi

14、t(0);,21,#include#include#include#include#define SHMSZ 27int main(void)int shmid;key_t key;char*shm,*s;key=5678;if(shmid=shmget(key,SHMSZ,0666)0)exit(0);,Shm_2.c,22,if(shm=shmat(shmid,NULL,0)=(char*)-1)exit(0);for(s=shm;*s!=#;s+)putchar(*s);putchar(n);*shm=*;exit(0);,23,2 消息队列,消息队列(message queue)：每个

15、message不定长，由类型(type)和正文(text)组成UNIX消息队列API：msgget依据用户给出的整数值key，创建新消息队列或打开现有消息队列，返回一个消息队列ID；msgsnd发送消息；msgrcv接收消息，可以指定消息类型；没有消息时，返回-1；msgctl对消息队列进行控制，如删除消息队列；通过指定多种消息类型，可以在一个消息队列中建立多个虚拟信道注意：消息队列不随创建它的进程的终止而自动撤销，必须用msgctl(msgqid,IPC_RMID,0)。另外，msgget获得消息队列ID之后，fork创建子进程，在子进程中能否继承该消息队列ID而不必再一次msgget。,2

16、4,例 msg_server.c msg_client.c,25,套接字(socket),双向的，数据格式为字节流（一对一）或报文（多对一，一对多）；主要用于网络通信；支持client-server模式和peer-to-peer模式，本机或网络中的两个或多个进程进行交互。提供TCP/IP协议支持UNIX套接字(基于TCP/IP或UNIX域)：,返回,26,套接字函数,1创建套接字#include Int socket(int domain,int type,int protocol)注：domain(AF_UNIX,AF_INET)type(SOCK_STREAM(流),SOCK_DRAM（数

17、据报）Protocol(0-UNIX域，TCP-STREAM,UDPDGRAM),27,套接字函数,2关闭套接字#include int close(int socket)int shutdown(int socket,int how)注：how:SHUT_RD停止从此套接字接收数据，拒绝进一步到达的数据 SHUT_WR-停止从该套接字发送数据。SHUT_RDWR-停止从该套接字接收和发送数据,28,重要的结构,#include Struct in_addr in_addr_t s_addr in_addr_t:unsigned long int#include struct hostent

18、char*h_name;char*h_aliases;int h_addrtype/*AF_INET*/int h_length char*h_addr_list/*主机的IP地址*/,29,IP地址转化函数,#include 数点IP地址转整数IP in_addr_t inet_addr(const char*cp)整数IP地址转数点IP char*inet_ntoa(struct in_addr in),30,获取主机的信息函数,#include struct hostent*gethostbyname(char*name)struct hostent*gethostbyaddr(void

19、*addr size_t length,int type)对于internet地址：type-AF_INET,length 字节长度 name 获取本机信息可通过下面函数#include int gethostname(char*name,size_t length),31,重要的结构,#include Struct sockaddr_un sa_family_t sun_family;-AF_UNIX char sun_path#include struct sockaddr_in sa_family_t sin_family;-AF_INET in_port_t sin_port;stru

20、ct in_addr sin_addr;unsigned char sin_zero8/*保留,32,流套接字工作图,33,套接字操作函数,#include 1.int bind(int socket,struct sockaddr*address,socklen_t address_len)调用成功返回0，否则返回-1 并置errno struct sockaddr*scokaddr_un 或 sockaddr_in2.Int connect(int socket,struct sockaddr*address,socklen_t address_len)调用成功返回0，否则返回-1 并置errno,34,套接字操作函数,#include 1.int listen(int socket,int backlog);backlog:指明套接字侦听队列允许悬挂连接请求个数 2.Int accept(int socket,struct sockaddr*address,socklen_t*address_len);说明：1.创建一个新套接字与客户通信，并返回该套接字的描述符。2.Struct sockaddr 如不为空，则将被连接客户对应地址存储在该结构中。,35,套接字例题,1.获取主机已存在的服务 2.客户服务的套接字通讯,