《进程通信》PPT课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,通,讯,*,进程通信(communication,低级通讯-信号机制,高级通讯(管道,IPC,Scoket,),1,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,2,2.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。,3,3.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,4,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,5,2.对信号的处理,进程可以,设置信号处理例程,（signal系统调用），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),6,信号的接收,Signal(signame,function),function(SIG_DFL,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。,7,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,8,例1,#include,#include,static void sig_usr(int);,int main(void),signal(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 pidnum,Kill USR2 pidnum,9,例2,#include#include,#include,void waiting(),stop();int 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);,10,else,wait_mark=1;signal(17,stop);waiting();,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;,11,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,12,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_IFIFO,int mknod(const char*path,mode_t mode,dev_t dev);,13,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。,14,#mkfifo myfifo,#echo“hello world”myfifo,#cat myfifo,15,高级通讯-IPC,共享存储器系统(Shared-Memory System),消息传递系统(Message passing System),16,1 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,17,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)；,18,#include#include,#include#include,#define SHMSZ 27,int main(void),char c;int shmid;key_t key;char*shm,*s;,/*create a share_memory named 5678*/,key=5678;,if(shmid=shmget(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,19,/*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);,exit(0);,20,#include,#include,#include,#include,#define SHMSZ 27,int main(void),int shmid;key_t key;char*shm,*s;,key=5678;,if(shmid=shmget(key,SHMSZ,0666)0),exit(0);,Shm_2.c,21,if(shm=shmat(shmid,NULL,0)=(char*)-1)exit(0);for(s=shm;*s!=#;s+)putchar(*s);putchar(n);*shm=*;exit(0);,22,2 消息队列,消息队列(message queue)：每个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。,23,例,msg_server.c,msg_client.c,24,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,25,套接字函数,1创建套接字,#include,Int socket(int domain,int type,int protocol),