Unix程序设计基础第三讲.ppt

Unix程序设计基础第三讲 谢翰2004 2 10 Reviewsoflastclass 进程独立地址空间的指令序列五种状态基本状态 新建 就绪 运行 睡眠 僵死状态转换图进程ID 子进程 父进程Unix下的多进程编程fork与execve 进程的创建与程序的运行wait waitpid 回收子进程的退出状态 Reviewsoflastclass 信号是Unix操作系统用来通知进程发生了某种事件的一种手段 也称为软件中断几个常用的信号信号编程signal与sigaction 改变信号动作alarm 设置闹钟不可重入函数 在函数返回之前不可再次被调用 如printf malloc 信号编程 续 功能更强的改变信号动作函数 sigaction 解决早期signal函数的不可靠问题 在信号处理过程中再次收到这个信号怎么办 一般情况下用不到 请自己看书 发送信号函数kill与raise 函数原型 includeintkill pid tpid intsig intraise intsig 信号的发送 kill给进程号为pid的进程发送一个sig信号pid 0 发送给进程ID为pid的进程pid 0 发送给与自己同组 并且自己有权限向其发送的进程pid 1 发送给进程组ID为 pid的进程 并且自己有权限向其发送的进程pid 1 所有自己有权限向其发送信号的进程 信号的发送 raise调用给自己发关一个sig信号 因此 raise sig 等价于kill getpid sig 发送信号的shell命令 kill 在默认情况下发送的是SIGTERM信号 kill12345等价于 kill TERM12345 都是向进程12345发送一个SIGTERM信号 kill KILL12345 向进程12345发送一个SIGKILL信号 信号的屏蔽 在一段时间内屏蔽掉某些信号 让当前进程接收不到这些信号 与忽略信号 remember 不同 被屏蔽的信号会被保存起来 但不排队 在屏蔽解除后会被进程收到 注意一点 一般情况下用signal函数设置信号动作 在某信号处理过程中 该信号是被屏蔽的 实例 SIGCHLD信号 不详细讲关于信号屏蔽的系统调用 因为不是很重要 而且内容太多 但我想通过一个例子来让大家了解信号屏蔽 某个进程通过调用fork创建多个子进程 for i 0 i n i if pid fork 0 break 实例 SIGCHLD信号 当父进程给束之前 必须调用wait来回收子进程的退出状态 如 for i 0 i n i wait 但这就存在一个问题 只有当父进程结束子进程的状态才能被回收 子进程占用的进程表项才可以被释放 能不能子进程一结束就把它回收 实例 SIGCHLD信号 回顾上一结 有一个信号叫做SIGCHLD 当子进程停止或结束 父进程将收到一个SIGCHLD信号 默认动作是忽略 我们自然会想到在SIGCHLD信号的处理函数中调用wait 于是 voidsig chld intsigno intstatus wait 实例 SIGCHLD信号 当然我们还要设置SIGCHLD的处理函数 signal SIGCHLD sig chld 好像已经大功告成 但实际上却存在问题 程序演示 我们看到 系统中留下了很多僵死的进程 说明它们的退出状态并没有被回收 这是为什么 实例 SIGCHLD信号 解答 前面说到 在信号处理过程中 相同的信号是被屏蔽的 也就是说 在sig chld过程中进程是不会再收到SIGCHLD信号的 被屏蔽的信号被保存下来 在sig chld返回之后进程会收到被屏蔽的信号 但是 被屏蔽信号的保存是不排队的 也就是说 进程知道在信号屏蔽过程中有没有收到这个信号 而无法知道收到几个 实例 SIGCHLD信号 结果 父进程只回收到了某些子进程的退出状态 解决办法 这样子改写sig chld函数 voidsig chld intsigno intstatus while waitpid 1 进程间通信 IPC 著名Unix与网络专家RichardStevens 有多本Unix著作 本本经典 AdvancedProgrammingIntheUnixEnvironment APUE TCP IPIllustratedvolume1 2 3UnixNetworkProgramming UNP volume1 21999年9月30号去世TT UNPvolume3没有写完 进程间通信 IPC UNPvolume2 用了一本书来讲IPC所以 我不可能在半节课之内涵盖IPC的各个方面 只能讲一些最基本 也是最重要的 管道通信FIFO通信 管道通信 最古老的UnixIPC工具 一个进程从管道一头写数据 另一个进程从管道另一头读数据 相通信方式是单向的 演示shell下的管道通信 先了解一下进程创建过程中文件描述字的继承 单个进程打开两个文件 fork之后 管道通信 创建管道pipe函数原型 includeintpipe intfdes 2 pipe函数成功后 内核打开两个文件描述字fdes 0 fdes 1 fdes 0 输入端 fdes 1 为输出端 当进程调用了pipe fork被调用后 两个进程分别关闭一个端 intmain void pid tpid intfdes 2 if pipe fdes 0 close fdes 0 write fdes 1 Hmmmmmmmmmmm 12 123456789012 else charbuf 4096 ssize tn close fdes 1 n read fdes 0 buf 4096 if n 0 buf n 0 printf s n buf return0 管道破裂 如果一个管道的读端已经关闭 进程还继续向写端写数据 如 pipe fdes close fdes 0 write fdes 1 Letmedie 10 则进程会收到一个SIGPIPE信号 表示管道破裂 默认动作为结束进程 读一个写端已经关闭的管道则read返回0 FIFO通信 FIFO是一种特殊设备文件 又称为有名管道 操作方法与普通文件相同 对于普通文件 我们可以从文件任一位置读数据 也可以从任一位置写数据 数据读完不会消失 但对FIFO来说 我们只能从文件头读数据 从文件尾写数据 数据被某进程读走之后就会消失 实例演示 FIFO相关的调用和shell命令 创建设备文件FIFO mkfifo函数原型 include includeintmkfifo constchar filename mode tmode shell命令 mkfifo m0600fifo1 线程简介 Linux下的clone系统调用可以实现比fork更多的功能 比如让创建出来的子进程分享父进程的地址空间 习惯上把这些与父进程分享地址空间的子进程称为线程 Thread 不同的系统对线程有不一样的定义 但相同之处是它比进程的开消小 因此也被称为是轻量级进程 线程简介 因为地址空间共享使得线程之间的通信非常方便 但必须特别注意数据一致性 Posix定了标准的线程接口 请参考UNPvolume1 Chapter23 高级IO I O的方式有很多种 我们之前使用的IO方式的特点是 单路 只能等待一个fd可读或可写阻塞 睡眠直到fd可读或可写同步 read和write必须结束才返回 因此有与之对应的 多路 同时等待多个fd可读或可写非阻塞 fd不可读或不可写立即返回异步 I O没有结束read和write也可返回 非阻塞I O 以非阻塞方式打开一个文件 如 fd open love txt O RDWR O NONBLOCK 0 也可以用fcntl让一个已经打开的文件描述字变成非阻塞 flags fcntl fd F GETFL 0 fcntl fd F SETFL flags O NONBLOCK 非阻塞I O 对一个非阻塞的fd来说 如果它无数据可读 则read fd 返回 1 errno的值被置为EAGAIN 同样 如果它暂时不可写 write fd 返回 1 errno EAGAIN 阻塞式I O在这两种情况下都是等待 注意 应当区为无数据可读与文件已经读到结尾 后者read返回0 无论阻塞否 非阻塞I O经常与多路I O配合使用 多路I O 想像一个fd集合fdset 以及一个函数fun 我们指定 调用fun fdset 进程进入睡眠 直到fdset中至少有一个fd可读 此时fun返回并把可读的fd保存在fdset中 这样做的好处是 我们可以同时从多个fd中等待数据 如果某一个可读我们就从中读取 否则就睡眠 多路I O Unix下就存在这种的一个fun 但它的功能更加强大 它就是select 在有的系统下为poll Linux都支持 函数原型 include includeintselect intmaxfdp1 fd set readfds fd set writefds fd set exceptfds structtimeval timeout 多路I O 函数的声明太复杂 下面通过编写一个程序来综合的演示多路I O 非阻塞I O 以及FIFO Let sgo