Linux进程间通信

Linux下的进程间通信机制：大致包括：

管道
信号（在Windows上成为消息）
消息队列
共享内存
信号量
套接字（socket）

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一、基本概念

• 管道（Pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信；
• 信号（Signal）：信号是比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某种事件发生，除了用于进程间通信外，进程还可以发送信号给进程本身；linux除了支持Unix早期信号语义函数sigal外，还支持语义符合Posix.1标准的信号函数sigaction（实际上，该函数是基于BSD的，BSD为了实现可靠信号机制，又能够统一对外接口，用sigaction函数重新实现了signal函数）；
• 报文（Message）队列（消息队列）：消息队列是消息的链接表，包括Posix消息队列system V消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
• 共享内存：使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。
• 信号量（semaphore）：主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。
• 套接口（Socket）：更为一般的进程间通信机制，可用于不同机器之间的进程间通信。起初是由Unix系统的BSD分支开发出来的，但现在一般可以移植到其它类Unix系统上：Linux和System V的变种都支持套接字。

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二、管道实例：

  类似于水管，在两个进程之间用来传递数据。管道是半双工的，而且只能在共同父进程的进程之间使用。

int pipe ( int filedes[2] );

filedes返回两个文件描述符，filedes[0]为读端，filedes[1]为写端。创建成功返回 0

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h> 
#include <string.h>
int main()
{
    int fd[2];
    pid_t pid;
    char buf[64] = "i'm parent process!!\n";   //父进程要写入管道的内容
    char line[64];

    if (0 != pipe(fd))    //创建管道
    {
        fprintf(stderr,"Fail to create pipe!");
        return 0;      
    }

    pid = fork();
    if (pid < 0)
    {
        printf("fork failed!");
        return 0 ;
    }

    else if(0 == pid)   
    {
        close(fd[0]);   //关闭读管道，使父进程只能写
        write(fd[1],buf,strlen(buf));
        close(fd[1]);   //关闭写管道
    }

    else
    {
        close(fd[1]);   //关闭写管道
        read(fd[0],line,64);    //只能读
        printf("DATA From Parents:%s",line);
        close(fd[0]);
    }
    return 0;

}

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三、共享内存

共享内存：进程需要可以被其他进程浏览的内存块。希望访问这个内存块的其他进程请求对它的访问，或由创建它的进程授予访问内存块的权限。可以访问特定内存块的所有进程对它具有即时可见性。
  共享内存被映射到使用它的每个进程的地址空间。所以，它看起来像是另一个在进程内声明的变量。当一个进程写共享内存，所有的进程都立即知道写入的内容，而且可以访问。进程间共享内存的关系与函数间全局变量的关系相似。

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
int shmdt(const void *shmaddr);
ftok():系统建立IPC通讯 （消息队列、信号量和共享内存） 时必须指定一个ID值。通常情况下，该id值通过ftok函数得到

当然，也可以直接使用内核的：PC_PRIVATE
IPC_PRIVATE和ftok的比较

函数解析：
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
shmget 用来创建共享内存（成功创建，返回一个共享ID）：

• key是由ftok()函数生成的唯一关键字，用来标识该段内存，
• size参数指定需要的内存字节数
• shmflg：内存操作方式，有读/写两种

把共享内存区对象映射到调用进程的地址空间
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

• shmid：共享内存ID
• shmaddr:指定共享内存出现在进程内存地址的什么位置，直接指定为NULL让内核自己决定一个合适的地址位置
• shmflg : SHM_RDONLY:为只读模式，其他为读写模式

从程序中分离一块共享内存:
int shmdt(const void *shmaddr);

创建共享内存并向其中写入数据：

#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <string.h>

int main()
{
    int shmid;
    char *ptr;
    char *shm_str = "string in 0X90";

    shmid = shmget(0x90,1024,SHM_W|IPC_CREAT|SHM_R|IPC_EXCL);  //创建共享内存(我们已经指定了0x99这段内存，所以无需调用ftok()函数获得标志)

    if (-1 == shmid)
    {
        perror("create share memory failed!");
    }

    ptr = (char *)shmat(shmid,0,0);   //通过共享内存ID获取共享地址内存

    if ((void *) -1 == ptr)
        perror("get share memory");
    strcpy(ptr,shm_str);
    shmdt(ptr);
    return 0;
}

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读取数据：

#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

int main()
{
    int shmid;
    char *ptr;

    shmid = shmget(0x90,1024,SHM_W|SHM_R|IPC_EXCL);  //创建共享内存

    if (-1 == shmid)
    {
        perror("create share memory!");
    }

    ptr = (char *)shmat(shmid,0,0);   //通过共享内存ID获取共享地址内存

    if ((void*) -1 == ptr)
        perror("get share memory failed");

    printf("string int share memeory : %s\n",ptr);
    shmdt(ptr);
    return 0;
}

首先得先执行write ， 因为shmget这个函数创建共享内存区域。IPC_CREAT这个参数是代表不存在则创建，所以第二次执行的话需要去掉这个参数。

ipcs：查看当前共享资源。

当然也可以释放指定的共享内存：

ipcrm -m  0

这里0是shimd的值

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四、socket:

参考：服务器与多个用户间的通信