欢迎来到Linux专栏~~进程通信
(꒪ꇴ꒪(꒪ꇴ꒪ ),我是Scort目前状态：大三非科班啃C++中博客主页：张小姐的猫~江湖背景快上车，握好方向盘跟我有一起打天下嘞！送给自己的一句鸡汤樂：真正的大师永远怀着一颗学徒的心作者水平很有限，如果发现错误，可在评论区指正，感谢欢迎持续关注！
文章目录
欢迎来到Linux专栏~~进程通信一. 进程间通信介绍二. 管道匿名管道匿名管道原理创建匿名管道pipedemo代码匿名管道通信的4种情况✨读阻塞：写快，读慢✨写阻塞：写慢，读快✨写端关闭✨读端关闭
管道的大小
命名管道创建命名管道基于命名管道通信
pipe vs fifo
三. System V标准下的进程间通信方式共享内存共享内存的建立 创建共享内存 控制共享内存 挂接和去关联 shmid 和 key
共享内存的进程间通信共享内存与管道进行对比共享内存归属谁共享内存的特征
消息队列（了解）信号量
写在最后
一. 进程间通信介绍
进程之间会存在特定的协同工作的场景：
数据传输：一个进程要把自己的数据交给另一个进程，让其继续进行处理资源共享：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
进程间通信的本质就是，让不同的进程看到同一份资源
进程是具有独立性的。虚拟地址空间+页表 保证了进程运行的独立性（进程内核数据结构+进程代码和数据）
进程通信的前提，首先需要让不同的进程看到同一份“内存”（特定的结构组织）
这块内存应该属于谁呢？为了维持进程独立性，它一定不属于进程A或B，它属于操作系统。
综上，进程间通信的前提就是：由OS参与，提供一份所有通信进程都能看到的公共资源。
进程间通信的发展
管道
匿名管道pipe命名管道pipe System V标准 进程间通信
System V 消息队列System V 共享内存System V 信号量 POSIX标准 进程间通信(多线程详谈)
消息队列共享内存信号量互斥量条件变量读写锁
二. 管道
什么是管道？
有入口，有出口，都是单向传输资源的（数据）
所以计算机领域设计者，设计了一种单向通信的方式 —— 管道
匿名管道
众所周知，父子进程是两个独立进程，父子通信也是进程间通信的一种，基于父子间进程通信就是匿名管道。我们首先要对匿名管道有一个宏观的认识
父进程创建子进程，子进程需要以父进程为模板创建自己的files_struct ，而不是与父进程共用；但是struct file这个结构体就不会拷贝，因为打开文件也与创建进程无关（文件的数据不用拷贝）
因为左边是进程相关数据结构，右边是文件相关结构
匿名管道原理
父进程创建管道，对同一文件分别以读&写方式打开
父进程fork创建子进程 因为管道是一个只能单向通信的信道，父子进程需要关闭对应读写端，至于谁关闭谁，取决于通信方向。
于是，通过子进程继承父进程资源的特性，双方进程看到了同一份资源。
创建匿名管道pipe
pipe谁调用就让以读写方式打开一个文件（内存级文件）
#include
int pipe(int pipefd[2]);
参数pipefd：输出型参数！通过这个参数拿到两个打开的fd返回值：成功返回0；失败返回-1
数组pipefd用于返回两个指向管道读端和写端的文件描述符：
数组元素含义pipefd[0]~嘴巴管道读端的文件描述符pipefd[1] ~ 钢笔管道写端的文件描述符
此处提取查一下要用到的函数
man2是获得系统（linux内核）调用的用法； man 3 是获得标准库（标准C语言库、glibc）函数的文档
//linux中用man可以查哦
#include
pid_t fork(void);
#include
int close(int fd);
#include
void exit(int status);
下面按照之前讲的原理进行逐一操作：①创建管道 ②父进程创建子进程 ③关闭对应的读写端，形成单向信道
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
//1.创建管道
int pipefd[2] = {0};
int n = pipe(pipefd); //失败返回-1
assert(n != -1); //只在debug下有效
(void)n; //仅此证明n被使用过
#ifdef DEBUG
cout<< "pipefd[0]" << pipefd[0] << endl; //3
cout<< "pipefd[1]" << pipefd[1] << endl; //4
#endif
//2.创建子进程
pid_t id = fork();
assert(id != -1);
if(id == 0)
{
//子进程
//3. 构建单向通信的信道
//3.1 子进程关闭写端[1]
close(pipefd[1]);
exit(0);
}
//父进程
//父进程关闭读端[0]
close(pipefd[0]);
return 0;
}
在此基础上，我们就要进行通信了，实际上就是对某个文件进行写入，因为管道也是文件，下面提提前查看要用到的函数
#include
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
#include
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
返回值:
- 返回写入的字节数
- 零表示未写入任何内容，这里意味着对端进程关闭文件描述符
#include
unsigned int sleep(unsigned int seconds);
demo代码
简单实现了管道通信的demo版本：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
//1.创建管道
int pipefd[2] = {0};
int n = pipe(pipefd); //失败返回-1
assert(n != -1); //只在debug下有效
(void)n; //仅此证明n被使用过
#ifdef DEBUG
cout<< "pipefd[0]" << pipefd[0] << endl; //3
cout<< "pipefd[1]" << pipefd[1] << endl; //4
#endif
//2.创建子进程
pid_t id = fork();
assert(id != -1);
if(id == 0)
{
//子进程 - 读
//3. 构建单向通信的信道
//3.1 子进程关闭写端[1]
close(pipefd[1]);
char buffer[1024];
while(1)
{
size_t s = read(pipefd[0], buffer, sizeof(buffer)-1);
if(s > 0)
{
buffer[s] = 0;//因为read是系统调用，没有/0，此处给加上
cout<<"child get a message["<< getpid() << "] 爸爸对你说" << buffer << endl;
}
}
//close(pipefd[0]);
exit(0);
}
//父进程 - 写
//父进程关闭读端[0]
close(pipefd[0]);
string message = "我是父进程，我正在给你发消息";
int count = 0; //计算发送次数
char send_buffer[1024];
while(true)
{
//3.2构建一个变化的字符串
snprintf(send_buffer, sizeof(send_buffer), "%s[%d] : %d",message.c_str(), getpid(), count);
count++;
//3.3写入
write(pipefd[1], send_buffer, strlen(send_buffer));//此处strlen不能+1
//3.4 故意sleep
sleep(1);
}
pid_t ret = waitpid(id, nullptr, 0);
assert(ret != -1);
(void)ret;
return 0;
}
此处有个问题：为什么不定义一个全局的buffer来进行通信呢？
因为有写时拷贝的存在，无法更改通信！
上面的方法就是把数据交给管道，让对方通过管道进行读取
匿名管道通信的4种情况
之前父子进程同时向显示器中写入的时候，二者会互斥 —— 缺乏访问控制
而对于管道进行读取的时候，父进程如果写的慢，子进程就会等待读取 —— 这就是说明管道具有访问控制
✨读阻塞：写快，读慢
父进程疯狂的进行写入，子进程隔10秒才读取，子进程会把这10秒内父进程写入的所有数据都一次性的打印出来！
代码如非就是在父进程添加了打印conut，子进程sleep(10)，可以自行的在demo代码上添加
父进程写了1220次，子进程一次就给你读完了，读写之间没有关系，这就叫做流式的服务。 也就是管道是面向字节流的，也就是只有字节的概念，究竟读成什么样也无法保证，甚至可能读出乱码，所以父子进程通信也是需要制定协议的，但这个我们网络再细说。。
✨写阻塞：写慢，读快
管道没有数据的时候，读端必须等待：父进程每隔2秒才进行写入，子进程疯狂的读取
✨写端关闭
父进程写入10秒，后把写端fd关闭，读端会怎么样?
写入的一方，fd没有关闭，如果有数据就读，没有数据就等写入的一方，fd关闭了，读取的一方，read会返回0，表示读到了文件结尾，退出读端
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
//1.创建管道
int pipefd[2] = {0};
int n = pipe(pipefd); //失败返回-1
assert(n != -1); //只在debug下有效
(void)n; //仅此证明n被使用过
#ifdef DEBUG
cout<< "pipefd[0]" << pipefd[0] << endl; //3
cout<< "pipefd[1]" << pipefd[1] << endl; //4
#endif
//2.创建子进程
pid_t id = fork();
assert(id != -1);
if(id == 0)
{
//子进程 - 读
//3. 构建单向通信的信道
//3.1 子进程关闭写端[1]
close(pipefd[1]);
char buffer[1024*8];
while(1)
{
//sleep(10);//20秒读一次
//写入的一方，fd没有关闭，如果有数据就读，没有数据就等
//写入的一方，fd关闭了，读取的一方，read会返回0，表示读到了文件结尾
size_t s = read(pipefd[0], buffer, sizeof(buffer)-1);
if(s > 0)
{
buffer[s] = 0;//因为read是系统调用，没有/0，此处给加上
cout<<"child get a message["<< getpid() << "] 爸爸对你说" << buffer << endl;
}
else if (s == 0)
{
cout << "write quit(father), me quit!!!" < break; } } //close(pipefd[0]); exit(0); } //父进程 - 写 //父进程关闭读端[0] close(pipefd[0]); string message = "我是父进程，我正在给你发消息"; int count = 0; //计算发送次数 char send_buffer[1024*8]; while(true) { //3.2构建一个变化的字符串 snprintf(send_buffer, sizeof(send_buffer), "%s[%d] : %d",message.c_str(), getpid(), count); count++; //3.3写入 write(pipefd[1], send_buffer, strlen(send_buffer));//此处strlen不能+1 //3.4 故意sleep sleep(1); cout<< count < if(count == 5) { cout<< "父进程写端退出" << endl; break; } } close(pipefd[1]);//关闭读端 pid_t ret = waitpid(id, nullptr, 0); assert(ret != -1); (void)ret; return 0; } 运行结果如下： ✨读端关闭 读端关闭，写端继续写入，直到OS终止写进程 #include #include #include #include #include #include int main() { int fd[2] = { 0 }; if (pipe(fd) < 0){ //使用pipe创建匿名管道 perror("pipe"); return 1; } pid_t id = fork(); //使用fork创建子进程 if (id == 0){ //child close(fd[0]); //子进程关闭读端 //子进程向管道写入数据 const char* msg = "hello father, I am child..."; int count = 10; while (count--){ write(fd[1], msg, strlen(msg)); sleep(1); } close(fd[1]); //子进程写入完毕，关闭文件 exit(0); } //father close(fd[1]); //父进程关闭写端 close(fd[0]); //父进程直接关闭读端（导致子进程被操作系统杀掉） int status = 0; waitpid(id, &status, 0); printf("child get signal:%d\n", status & 0x7F); //打印子进程收到的信号 return 0; } 运行结果显示，子进程退出时收到的是13号信号 通过kill -l命令可以查看13对应的具体信号 由此可知，当发生情况四时，操作系统向子进程发送的是SIGPIPE信号将子进程终止的。 总结上述的4中场景： 写快，读慢，写满了不能再写了写慢，读快，管道没有数据的时候，读端必须等待写关，读取的一方，read会返回0，表示读到了文件结尾，退出读端读关，写继续写，OS终止写进程 —— 類由上总结出匿名管道的5个特点 —— 管道是一个单向通信的通信管道，是半双工通信的一种特殊情况管道是用来进行具有血缘关系的进程进行进程间通信 —— 常用于父子通信管道具有通过让进程间协同，提供了访问控制！管道是 面向字节流 —— 协议（后面详谈）管道是基于文件的，管道的声明周期是随进程的 管道的大小 管道的容量是有限的，如果管道已满，那么写端将阻塞或失败，那么管道的最大容量是多少呢？ ps：原子性：要么做了，要么不做，没有中间状态 方法1 ：man手册查询 然后我们可以使用uname -r命令，查看自己使用的Linux版本 我使用的是Linux 2.6.11之后的版本，因此管道的最大容量是65536字节 方法二：自行测试 也就是如果读端一直不读取，写端又不断的写入，当管道被写满后，写端进程就会被挂起。据此，我们可以写出以下代码来测试管道的最大容量。 #include #include #include #include int main() { int fd[2] = { 0 }; if (pipe(fd) < 0){ //使用pipe创建匿名管道 perror("pipe"); return 1; } pid_t id = fork(); //使用fork创建子进程 if (id == 0){ //child close(fd[0]); //子进程关闭读端 char c = 'a'; int count = 0; //子进程一直进行写入，一次写入一个字节 while (1){ write(fd[1], &c, 1); count++; printf("%d\n", count); //打印当前写入的字节数 } close(fd[1]); exit(0); } //father close(fd[1]); //父进程关闭写端 //父进程不进行读取 waitpid(id, NULL, 0); close(fd[0]); return 0; } 写端进程最多写65536字节的数据就被操作系统挂起了，也就是说，我当前Linux版本中管道的最大容量是65536字节 命名管道 为了解决匿名管道只能在父子之间通信，我们引入命名管道，可以在任意不相关进程进行通信 多个进程打开同一个文件，OS只会创建一个struct_file 命名管道就是一种特殊类型的文件(可以被打开，但不会将数据刷新进磁盘)，两个进程通过命名管道的文件名打开同一个管道文件，此时这两个进程也就看到了同一份资源，进而就可以进行通信了。 命名管道就是通过唯一路径/文件名的方式定位唯一磁盘文件的 ps：命名管道和匿名管道一样，都是内存文件，只不过命名管道在磁盘有一个简单的映像（所以有名字），但这个映像的大小永远为0，因为命名管道和匿名管道都不会将通信数据刷新到磁盘当中。 创建命名管道 make FIFOs 在命令行上创建命名管道 mkfifo (named pipes) FIFO：First In First Out 队列呀 来个小实验： 命令行上执行的命令echo和cat都是进程，所以这就是通过管道文件进行的进程间通信 —— 那么如何用代码实现命名管道进程间通信的呢？ //查手册：man 3 mkfifo #include #include int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode); pathname：管道文件路径mode：管道文件权限返回值：创建成功返回0；创建失败返回-1，并设置错误码 我touch了server.c和client.c，最终希望在server和client两个进程之间相互通信，先写一个Makefile —— .PHONY:all all:client server client:client.cxx g++ -o $@ $^ -std=c++11 server:server.cxx g++ -o $@ $^ -std=c++11 .PHONY:clean clean: rm -f client server Makefile自顶向下扫描，只会把第一个目标文件作为最终的目标文件。所以要一次性生成两个可执行程序，需要定义伪目标.PHONY: all，并添加依赖关系 基于命名管道通信 comm.h 我们创建一个共用的头文件，这只是为了两个程序能有看到同一个资源的能力了 #ifndef _COMM_H_ //能避免头文件的重定义 #define _COMM_H_ //hpp和.h的区别:.h里面只有声明，没有实现，而.hpp里声明实现都有，后者可以减少.cpp的数量 #include #include #include #include #include #include #include #include using namespace std; #define MODE 0666 #define SIZE 128 string ipcPath = "./fifo.ipc"; #endif server.c 创建命名管道读信息，并实现相应业务逻辑 #include "comm.hpp" int main() { //1.创建管道文件 if(mkfifo(ipcPath.c_str(), MODE) < 0) { perror("mkfifo"); exit(1); } //2. 正常的文件操作 int fd = open(ipcPath.c_str(), O_RDONLY); if(fd < 0) { perror("open"); exit(2); } //3.编写正常的通信代码 char buffer[SIZE]; while(1) { memset(buffer, '\0', sizeof(buffer)); ssize_t s = read(fd, buffer, sizeof(buffer)-1); if(s > 0) { cout << "client say >" << buffer << endl; } else if(s == 0) { //说明写端关闭了 cerr << "read end of file, client quit, server quit too" < } else { //读取失败 perror("read"); break; } } //4. 关闭文件 close(fd); unlink(ipcPath.c_str());//通信完毕，删除文件 return 0; } client.c 此时不需要再创建命名管道，只需要获取已打开的命名管道文件 从键盘拿到了待发送数据发送数据，也就是向管道中写入 #include "comm.hpp" int main() { //不需要创建fifo，只需获取即可 int fd = open(ipcPath.c_str(), O_WRONLY); if(fd < 0) { perror("open"); exit(1); } //2.ipc通信 string buffer; while(1) { cout << "Place Enter Message:"; std::getline(std::cin, buffer); write(fd, buffer.c_str(), sizeof(buffer)); } //3.关闭 close(fd); return 0; } 效果展示： 一定要先运行服务端server创建命名管道，再运行客户端，实现了不相关进程通信 —— 如果我想让多个子进程来执行打印任务 当然我们就要调整一下server.c的业务逻辑： #include "comm.hpp" #include static void getMessage(int fd) { //3.编写正常的通信代码 char buffer[SIZE]; while(1) { memset(buffer, '\0', sizeof(buffer)); ssize_t s = read(fd, buffer, sizeof(buffer)-1); if(s > 0) { cout << "[" << getpid() << "] " << "client say >" << buffer << endl; } else if(s == 0) { //说明写端关闭了 cerr << "[" << getpid() << "] " << "read end of file, client quit, server quit too" < } else { //读取失败 perror("read"); break; } } } int main() { //1.创建管道文件 if(mkfifo(ipcPath.c_str(), MODE) < 0) { perror("mkfifo"); exit(1); } //log("创建管道文件成功", Debug) << "step 1" < //2. 正常的文件操作 int fd = open(ipcPath.c_str(), O_RDONLY); if(fd < 0) { perror("open"); exit(2); } //log("打开管道文件成功", Debug) << "step 2" < int nums = 3; for(int i = 0; i < nums; i++) { pid_t id = fork(); if(id==0) { //子进程 getMessage(fd); exit(2); } } for(int i = 0; i < nums; i++) { waitpid(-1, nullptr, 0); } //4. 关闭文件 close(fd); //log("关闭管道文件成功", Debug) << "step 3" < unlink(ipcPath.c_str());//通信完毕，删除文件 //log("删除管道文件成功", Debug) << "step 4" < return 0; } pipe vs fifo 为什么pipe叫做匿名管道和和fifo叫做命名管道？ 匿名管道文件属于内存级的文件，不需要名字，因为它是通过父子继承的方式看到同一份资源命名管道一定要有名字，从而使不相关进程通过唯一路径定位同一个文件 三. System V标准下的进程间通信方式 下面我们要学习System V标准，是在同一主机内的进程间通信方案，是站在OS层面，专门为进程间通信设计的方案。 进程通信的本质是先让不同进程看到同一份资源，System V提供了这三个主流方案 —— 共享内存 - 传递数据消息队列(有点落伍) - 传递数据信号量 (多线程讲POSIX标准) - 实现进程同步&控制详谈 共享内存 基于共享内存进行进程间通信原理 —— 首先在物理内存当中申请一块内存空间，将这块内存空间分别与各个进程各自的页表之间建立映射进程虚拟地址空间当中开辟空间（共享内存）并将虚拟地址填充到各自页表的对应位置，使得虚拟地址和物理地址之间建立起对应关系所以两个进程便看到了同一份物理内存，这块物理内存就叫做共享内存 共享内存的建立 共享内存提供者是操作系统OS，那么操作系统要不要管理共享内存呢？ -> 先描述再组织 共享内存 = 共享内存块 + 对应的共享内存的内核数据结构（来描述其属性） 创建共享内存 #include #include int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg); 参数： key:为了使不同进程看到同一段共享内存，即让不同进程拿到同一个ID，需要由用户自己设定，但如何设定的与众不同好难啊，就要借助下面这个函数。 所以怎么样保证两个进程拿到同一个key值呢？ #include #include key_t ftok(const char *pathname, int proj_id); pathname：自定义路径名proj_id：自定义项目ID返回值：成功后，返回生成的key_t值。失败时返回1 szie：共享内存的大小，建议是4KB的整数倍，因为共享内存在内核中申请的基本单位是页(内存页)。 shmflg：标记位，这一看就是宏，都是只有一个比特位是1且相互不重复的数据，这样|在一起，就能传递多个标志位 IPC_CREAT：如果单独使用IPC_CREAT或者flg为0，如果创建共享内存时，底层已经存在，获取之；如果不存在，就创建之IPC_EXCL：单独使用没有意义，通常要搭配起来IPC_CREAT | IPC_EXCL，如果底层不存在，就创建，并返回；如果底层存在就出错返回。这样的意义在于 如果调用成功，得到的一定是一个全新的共享内存。 返回值：成功后，将返回有效的共享内存标识符。失败了，返回-1，并设置errno错误码。 控制共享内存 手动查看与手动删除 ipcs -m 查看ipc资源，不带选项默认查看消息队列(-q)、共享内存(-m)、信号量(-s) ipcrm -m + shmid //删除共享内存 system V IPC资源，生命周期随内核！所以我们要手动 / 自动删除，那怎么样自动删除呢？ 控制共享内存 #include #include int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf); 参数： cmd：设置IPC_RMID就行，IPC_RMID：即便是有进程和当下的shm挂接，依旧删除共享内存（强大）buf：这就是描述共享内存的数据结构啊！ 返回值：失败返回-1，成功返回0 挂接和去关联 attach 挂接 —— #include #include void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg); shmaddr：挂接到什么位置，我们也不知道，给NULL，让操作系统来设置shmflg： 给0 最重要的是返回值： 这个地址一定是虚拟地址，类似malloc返回申请到的起始地址失败返回-1，并设置错误码 detach 去关联 —— int shmdt(const void *shmaddr); shmaddr：shmat返回的地址 注意：去关联，不是释放共性内存，而是取消当前进程和共享内存的关系，本质是去掉进程和物理内存构建映射关系的页表项去掉 返回值：成功返回0，失败返回-1 shmid 和 key 只有创建的时候用key，大部分用户访问共享内存，都用的是shmid（用户层） 共享内存的进程间通信 comm.h #pragma one #include #include #include #include #include #include "log.hpp" using namespace std;//不推荐 #define PATH_NAME "/home/ljj" #define PROJ_ID 0x66 server.c 创建公共的key值 创建共享内存 - 建议创建一个全新的共享内存：因为是通信的发起者 带选项IPC_CREAT | IPC_EXCL若和系统中已经存在的ID冲突，则出错返回； 注意到其中权限perm是0，那也可以设置一下 int shmid = shmget(key, SIZE, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666); 将指定的共享内存，挂接到自己的地址空间上 将指定的共享内存，从自己的地址空间去关联 删除共享内存 #include "comm.hpp" string TransToHex(key_t k) { char buffer[32]; snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%x", k); return buffer; } int main() { //1.创建公共的key值 key_t k = ftok(PATH_NAME, PROJ_ID); assert(k != -1); Log("create key done", Debug) << "server key : " << TransToHex(k) << endl; //2. 创建共享内存 - 建议创建一个全新的共享内存：因为是通信的发起者 int shmid = shmget(k, SHM_SIZE, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666); if(shmid == -1) { perror("shmget"); exit(1); } Log("creat shm done", Debug) << "shmid : " << shmid << endl; sleep(10); //3.将指定的共享内存，挂接到自己的地址空间上 char *shmaddr = (char*)shmat(shmid, nullptr, 0); Log("attach shm done", Debug) << "shmid : " << shmid << endl; sleep(10); //这里就是通信的代码 //4.将指定的共享内存，从自己的地址空间去关联 int n = shmdt(shmaddr); assert(n != -1); (void)n; Log("detach shm done", Debug) << "shmid : " << shmid << endl; sleep(10); //5.删除共享内存 n = shmctl(shmid, IPC_RMID, nullptr); assert(n != -1); (void)n; Log("delete shm done", Debug) << "shmid : " << shmid << endl; return 0; } 关于申请共享内存的大小size，我们说建议是4KB的整数倍，因为共享内存在内核中申请的基本单位是页(内存页)，4KB。如果我申请4097Byte大小的空间，内核会向上取整给我4096* 2Byte，诶？那我监视到的↑怎么还是4097啊！虽然在底层申请到的是4096*2，但不会多给你，这样也可能引起错误~ client.c 只需获取共享内存；不用删除 #include "comm.hpp" int main() { key_t k = ftok(PATH_NAME, PROJ_ID); if(k < 0) { Log("create key failed", Error) << "client key : " << k << endl; exit(1); } Log("create key done", Debug) << "client key : " << k << endl; //获取共享内存 int shmid = shmget(k, SHM_SIZE, IPC_CREAT); if(shmid < 0) { Log("create shm failed", Error) << "client key : " << k << endl; exit(2); } Log("attach shm success", Error) << "client key : " << k << endl; sleep(10); //挂接地址 char* shmaddr = (char*)shmat(shmid, nullptr, 0); if(shmaddr == nullptr) { Log("attach shm failed", Error) << "client key : " << k << endl; exit(3); } Log("attach shm success", Error) << "client key : " << k << endl; sleep(10); //使用 //去关联 int n = shmdt(shmaddr); assert(n != -1); Log("datach shm success", Error) << "client key : " << k << endl; sleep(10); //你只管用，不需要删除共享内存 return 0; } 效果展示： 写一个命令行脚本来监视共享内存 —— while :; do ipcs -m; echo "_________________________________________________________________"; sleep 1; done 注意观察nattch这个参数的变化：0->1->2->1->0 上面的框架都搭建好了之后，接下来就是通信部分： 1️⃣客户端不断向共享内存写入数据： //client将共享内存看成一个char类型的buffer char a = 'a'; for(; a <= 'z'; a++) { //每一次都想共享内存shmaddr的起始地址 snprintf(shmaddr, SHM_SIZE - 1,\ "hello server, 我是其他进程, 我的pid: %d, inc: %c\n",\ getpid(), a); sleep(2); } 2️⃣服务端不断读取共享内存当中的数据并输出： //将共享内存当成一个大字符串 for(;;) { printf("%s\n", shmaddr); sleep(1); } 结果如下： ps：我们发现即使我们没有向server端发消息，server也是不断的在读取信息的 共享内存与管道进行对比 共享内存是所有进程间通信方式中最快的一种通信方式。 将一个文件从一个进程传输到另一个进程需要进行四次拷贝操作： 我们再来看看共享内存通信： 键盘写入shm，另一端可以直接获取到，哪里还需要什么拷贝？最多两次拷贝（键盘输入一次，输出到外设一次） 共享内存归属谁 共享内存的区域是在OS内核？还是在用户空间？ 用户空间！ 其中文本、初始化数据区、未初始化数据区、堆、栈、环境变量、命令行参数、再 往上就是1G的OS内核，其中剩余3G都是用户自己支配的 用户空间：不用经过系统调用，直接进行访问！ 所以双方进程如果要进行通信，直接进行内存级的读和写（减少了许多拷贝） 那为什么之前将的pipe和fifo都要通过read、write进行通信，为什么呢？ 因为管道双方看到的资源都属于内核级的文件，我们无权直接进行访问，必须调用系统接口 共享内存的特征 共享内存的生命周期随内核共享内存是所有进程中速度最快的，只需要经过页表映射，不需来回拷贝（不经过OS）共享内存没有提供访问控制，读写双方根本不知道对方的存在，会带来并发问题 消息队列（了解） 严重过时：接口与文件不对应 创建消息队列，与创建共享内存极其相似： #include #include #include int msgget(key_t key, int msgflg); 删除消息队列： #include #include #include int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf); 我们可以通过key找到同一个共享内存。 我们发现共享内存、消息队列、信号量的 —— 接口都类似数据结构的第一个结构类型struct ipc_perm是完全一致的！ 我们由shmid申请到的都是01234… 大胆推测，在内核中，所有的ipc资源都是通过数组组织起来的。可是描述它们的结构体类型并不相同啊？但是~ System V标准的IPC资源，xxxid_ds结构体的第一个成员都是ipc_perm都是一样的。 信号量 简单认识一下信号量 多个执行流，互相运行的时候互相干扰，我们不加保护的访问了同样的资源（临界资源），在非临界区多个执行流互相是不影响的 信号量本质是一个计数器，类似int count，用来衡量临界资源中的资源数目（好比电影院里面的座位，我们需要买票进入） 什么是临界资源？ 我们把多个进程（执行流）看到的公共资源 叫做临界资源 什么是临界区？ 我们把自己的进程，访问临界资源的代码 —— 临界区 什么是原子性？ 一件事儿，要么不做，要么就做完，没有中间态。 什么是互斥？ 在任意一个时刻，只能允许一个执行流进入临界区 n--：可能因为时序问题，而导致n有中间状态，导致数据不一致 这种操作是不安全的，如果一个n--操作只有一行汇编，该操作是原子的！！ 做总结： 信号量计数器 申请信号量 -> 计数器 — -> P操作 -> 必须是原子的！释放信号量 -> 计数器 — -> P操作 -> 必须是原子的!！ 写在最后 应该是我写过最长的一篇博客了
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