深入理解操作系統的管程，進程，線程（二）

1.進程間的通信（inter-process communication，IPC）

有三點需要注意：

一：一個作業通常被分爲若干個能併發執行的進程

二：這些進程以各自獨立的速度向前推進，但是他們能保持通信，以便協調一致的（同步）完成任務。

三：進程的通信就是進程間互相傳遞數據。

 

 

進程之間的通信分2種。

（1）低級通信。控制信息的傳遞，一般只傳遞一個或者幾個字節的信息，以達到控制進程執行速度的作用。

（2）高級通信。大批量數據傳遞，不是爲了控制進程的執行速度，而是爲了交換信息。高級通信分三大類。

一：管道通信：能夠連接一個讀進程和一個寫進程，並允許他們以producer-consumer方式進行通信的一個共享文件。

例題1：用C語言編寫一個程序，建立一個pipe，同時父進程生成一個子進程，子進程向pipe中寫一個字符串，父進程從pipe中讀取該字符串。

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
void main()
{
int x,fd[2];
char buf[30],s[30];
pipe(fd);
x=fork();
if(x==0)
{
sprintf(buf,"this is a example.\n");
write(fd[1],buf,30);
exit(0);
}
else
{
wait(0);
read(fd[0],s,30);
printf("%s",s);
}
}

例二：

lockf:用於鎖定文件的某些或整個文件
頭文件：#include<unistd.h>
參數定義：int lockf(files，function，size)
function ：1鎖定 0解鎖
size：0，表示從文件的當前位置到文件尾

頭文件解釋：

#include <sys/types.h>基本系統數據類型，是Unix/Linux系統的基本系統數據類型的頭文件，含有size_t，time_t，pid_t等類型。linux編程中經常用到的頭文件

The <sys/wait.h> header shall define the following symbolic constants for use withwaitpid():

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
void main()
{
int i,r,p1,p2,fd[2];
char buf[50],s[50];
pipe(fd);
p1=fork();
if(p1==0)
{
lockf(fd[1],1,0);
sprintf(buf,"child process1 is sending\n");
printf("child process1\n");
write(fd[1],buf,50);
sleep(5);
lockf(fd[1],0,0);
exit(0);
}
else
{
p2=fork();
if(p2==0)
{
lockf(fd[1],1,0);
sprintf(buf,"child process2 is sending\n");
printf("chilid process2\n");
write(fd[1],buf,50);
sleep(5);
lockf(fd[1],0,0);
exit(0);
}
else
{
wait(0);//等待其中一個進程
if((r=read(fd[0],s,50))==-1) printf("cant read pipe\n");
else printf("%s",s);
wait(0);
if((r=read(fd[0],s,50))==-1) printf("cant read pipe\n");
else printf("%s",s);
}
}
}

二：消息傳遞系統：

         

三：共享存儲系統

2、線程

線程是進程的一個實體，是被系統獨立調度的基本單位。
一：一個進程可以建立多個線程，這些線程共享進程擁有的全部資源
二：多個線程之間併發執行，切換時快速簡便。
線程的特性：動態性，併發性，（運行）獨立性，異步性

線程分爲2種，一種是內核級線程（kernel-level thread），另外一種是用戶級線程（user-level thread）
一：內核級線程，由內核的內部需求進行創建和撤消，用來執行一個指定的函數。此時，線程切換由內核完成。
當一個線程發起系統調用而堵塞時，不會影響其他線程的運行，但是會帶來更大的系統開銷。


二：用戶級線程，指不需要內核支持而在用戶程序運行的線程，其不依賴於系統核心，
應用線程利用線程庫提供創建，同步，調度，管理線程的函數來控制用戶線程。由於用戶線程不需要
內核的管理，因此能快速的創建和管理。缺點是如果一個線程在發起系統調用堵塞，那麼整個進程都在
等待。