网站推广工作如何做,百度关键词搜索趋势,网站建设与规划实验心得体会,3 如何进行网站优化设计目录标题 0. 前言1. 概述2. 进程、线程与信息共享3. IPC对象的持续性4. 名字空间5. fork、exec和exit对IPC对象的影响6. 出错处理#xff1a; 包裹函数7. Unix标准8. 小结 0. 前言 进程间通信这块是学习linux-c编程的关键#xff0c; 这篇为后续进程间通信技术的引子篇#… 目录标题 0. 前言1. 概述2. 进程、线程与信息共享3. IPC对象的持续性4. 名字空间5. fork、exec和exit对IPC对象的影响6. 出错处理 包裹函数7. Unix标准8. 小结 0. 前言 进程间通信这块是学习linux-c编程的关键 这篇为后续进程间通信技术的引子篇后续讲到单独的某一个系统调用 都附该引用。
1. 概述 IPC是进程间通信(interprocess communication)的简称。系统上不同进程之间消息传递message passing的方式。 共享内存需要某种实行的同步(synchronization)参与运作。
发展阶段。 管道(pipe) 是第一个广泛使用的IPC形式 使用在Kernel之上的(应用程序或shell。 问题在于智能父子进程之间使用。解决方案是FIFO(无名管道)。 System V消息队列(System V message queue) 用在同一主机上有亲缘关系或无亲缘关系的进程之间。大多数版本的Unix都支持。 有亲缘关系不仅指父子还包含子子关系比如fork两次派生2个子进程。 所有Unix进程与init进程都有亲缘关系。 Posix消息队列 远程过程调用(Remote Procedure Call, RPC) 20世纪80年代中期它是从一个系统(客户端主机)上某个程序调用另外一个系统(服务器主机)上某个函数的一种方法是作为显式网络编程的一种替代方法开发的。
同步演变
需要某种同步形式(往往是为了防止多个进程同时修改同一文件)的早期程序使用了文件系统的诡秘特性。记录上锁(record locking) 1988年由Posix.1标准化。System V信号量(System V semaphore)是System V消息队列加上System V内核的同事伴随System V共享内存(System V shared memory)加入的。Posix信号量(Posix semaphore)和Posix共享内存也由Posix实时标准加入。互斥锁(mutex)和条件变量(condition variable是由Posix线程标准定义的两种同步形式。尽管往往用于线程间的同步他们也能提供不同进程间的同步。读写锁(read-write lock)是另一种形式的同步。
2. 进程、线程与信息共享 按照传统的Unix编程模型我们在一个系统上运行多个进程每个进程都有各自的地址空间。Unix进程间的信息共享可以有多个方式 1左边的两个进程共享存留于文件系统中某个文件上的某些信息。为访问这些信息每个进程都得穿越内核(例如read,write, lseek等)。当一个文件有待更新时某种形式的同步是必要的这样即可保护多个写入者防止相互干扰也可保护一个或多个读出者防止写入者的干扰。 2中间的两个进程共享驻留于内核中的某些信息。管道是这种共享类型的一个例子System V消息队列和System V 信号量也是。现在访问共享信息的每次操作涉及对内核的一次系统调用。 3右边的两个进程有一个双方都能访问的共享内存区。每个进程一旦设置好该共享内存区就能根本不涉及内核而访问其中的数据。共享该内存区的进程需要某种形式的同步。 注意没有任何东西限制任何IPC技术只能使用两个进程。我们讲述的技术适用于任意数目的进程。
线程 虽然Unix系统中进程的概念已使用很久一个给定进程中多个线程thread的概念却相对较新。Posix.1线程标准 称Pthreads是于1995年通过的。从IPC角度看来一个给定进程内的所有线程共享同样的全局变量。 然而我们必须关注的是各个线程间对全局数据的同步访问。同步尽管不是一种明确的IPC形式但它确实伴随许多形式的IPC使用 以控制对某些共享数据的访问。
3. IPC对象的持续性 我们可以把任意类型的IPC的持续性(persistence)定义成该类型的一个对象一直存在多长时间。以下展示了三种类型的持续性。
随进程持续的(process-persistent) , 例如管道和FIFO就是这种对象。随内核持续的(kernel-persisten) 例如System V的消息队列信号量和共享内存区就是该类对象。Posix的消息队列信号量和共享内存必须至少是随内核持续的但也可以是随文件系统持续的具体取决于实现。随文件系统持续的(filesystem-persistent)。 Posix消息队列信号量和共享内存如果是使用映射文件实现的(不是必需条件)那么他们就是随文件系统持续的。 在定义一个IPC对象的持续性时我们必须小心因为它并不总是像看起来的那样。例如管道内的数据是在内核中维护的但管道具备的是随进程的持续性而不是随内核的持续性最后一个将某个管道打开着用于读的进程关闭该管道后内核将丢弃所有的数据并删除该管道。类似的尽管FIFO在文件系统中有名字他们也只是具备随进程的持续性因为最后一个将某个FIFI打开着的进程关闭该FIFI后FIFI中的数据将被丢弃。
IPC类型持续性管道随进程FIFO随进程Posix互斥锁随进程Posix条件变量随进程Posix读写锁随进程fcntl记录锁随进程Posix消息队列随内核Posix有名信号量随内核Posix基于内存的信号量随进程Posix共享内存区随内核System V消息队列随内核System V信号量随内核System V共享内存区随内核TCP套接字随进程UDP套接字随进程Unix域套接字随进程
注意该列表中没有任何类型的IPC具备随文件系统的持续性但是我们说过有三种类型的Posix IPC可能会具备该持续性 这取决于它们的实现。显然向一个文件写入数据提供了随文件系统的持续性但这通常不作为一种IPC形式使用。多数形式的IPC并没有在系统重新自举后继续存在的打算因为进程不可能跨越重新自举继续存活。对于一种给定形式的IPC要求它具备随文件系统的持续性可能会将其性能降低而IPC的一个基本的设计目标是高新能。
4. 名字空间 当两个或多个无亲缘关系的进程使用某种类型的IPC对象来彼此交换信息时该IPC对象必须有一个某种形式的名字或标识符这样其中一个进程(往往是服务器)可以创建该IPC对象其余进程则可以指定同一个IPC对象。管道没有名字因为不能用于无亲缘关系的进程间但是FIFO有一个在文件系统中的Unix路径名作为其标识符(因此可用于无亲缘关系的进程间)。对于一种给定的IPC类型其可能的名字的集合称为它的名字空间。名字空间非常重要因为对于除普通管道以外的所有形式的IPC来说名字是客户与服务器彼此连接以交换消息的手段。
IPC类型用于打开或创建IPC的名字空间IPC打开后的标识Posix.1 1996Unix98管道没有名字描述符**FIFO路径名描述符**Posix互斥量没有名字pthread_mutex_t指针**Posix条件变量没有名字pthread_cond_t指针**Posix读写锁没有名字pthread_rwlock_t指针*fcntl记录上锁路径名描述符**Posix消息队列Posix IPC名字mqd_t值**Posix有名信号量Posix IPC名字sem_t指针**Posix基于内存的信号量没有名字sem_t指针**Posix共享内存区Posix IPC名字描述符**System V消息队列key_t键System V IPC标识符*System V 信号量key_t键System V IPC标识符*System V共享内存区key_t键System V IPC标识符*门路径名描述符Sun RPC程序/版本RPC句柄TCP套接字IP地址与端口描述符.1g*UDP套接字ip和端口描述符.1g*Unix域套接字路径名描述符.1g*
尽管Posix.1标准化了信号量他们依然是可选的。
5. fork、exec和exit对IPC对象的影响 6. 出错处理 包裹函数 7. Unix标准 8. 小结
