Linux進(jìn)程間的五種通信方式介紹 3

3、For Example

下面寫了一個(gè)簡單的使用消息隊(duì)列進(jìn)行IPC的例子，服務(wù)端程序一直在等待特定類型的消息，當(dāng)收到該類型的消息以后，發(fā)送另一種特定類型的消息作為反饋，客戶端讀取該反饋并打印出來。

msg_server.c

#include#include#include#include
// 用于創(chuàng)建一個(gè)唯一的key#define MSG_FILE "/etc/passwd"
// 消息結(jié)構(gòu)struct msg_form {    long mtype;    char mtext[256];};
int main(){    int msqid;    key_t key;    struct msg_form msg;   // 獲取key值   if((key = ftok(MSG_FILE,'z')) < 0)   {       perror("ftok error");       exit(1);    }
  // 打印key值    printf("Message Queue - Server key is: %d.\\n", key);
   // 創(chuàng)建消息隊(duì)列    if ((msqid = msgget(key, IPC_CREAT|0777)) == -1)    {       perror("msgget error");       exit(1);    }    // 打印消息隊(duì)列ID及進(jìn)程ID    printf("My msqid is: %d.\\n", msqid);    printf("My pid is: %d.\\n", getpid());
    // 循環(huán)讀取消息    for(;;)     {        msgrcv(msqid, &msg, 256, 888, 0);// 返回類型為888的第一個(gè)消息        printf("Server: receive msg.mtext is: %s.\\n", msg.mtext);        printf("Server: receive msg.mtype is: %d.\\n", msg.mtype);
        msg.mtype = 999; // 客戶端接收的消息類型        sprintf(msg.mtext, "hello, I'm server %d", getpid());        msgsnd(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 0);   }   return 0; }

msg_client.c

#include#include#include#include// 用于創(chuàng)建一個(gè)唯一的key#define MSG_FILE "/etc/passwd"
// 消息結(jié)構(gòu)struct msg_form {    long mtype;    char mtext[256];};
int main(){    int msqid;    key_t key;    struct msg_form msg;
    // 獲取key值    if ((key = ftok(MSG_FILE, 'z')) < 0)     {        perror("ftok error");        exit(1);    }
    // 打印key值    printf("Message Queue - Client key is: %d.\\n", key);
    // 打開消息隊(duì)列    if ((msqid = msgget(key, IPC_CREAT|0777)) == -1)     {        perror("msgget error");        exit(1);    }
    // 打印消息隊(duì)列ID及進(jìn)程ID    printf("My msqid is: %d.\\n", msqid);    printf("My pid is: %d.\\n", getpid());
    // 添加消息，類型為888    msg.mtype = 888;    sprintf(msg.mtext, "hello, I'm client %d", getpid());    msgsnd(msqid, &msg, sizeof(msg.mtext), 0);
    // 讀取類型為777的消息    msgrcv(msqid, &msg, 256, 999, 0);    printf("Client: receive msg.mtext is: %s.\\n", msg.mtext);    printf("Client: receive msg.mtype is: %d.\\n", msg.mtype);    return 0;}

四、信號(hào)量

信號(hào)量（semaphore）與已經(jīng)介紹過的 IPC 結(jié)構(gòu)不同，它是一個(gè)計(jì)數(shù)器。信號(hào)量用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的互斥與同步，而不是用于存儲(chǔ)進(jìn)程間通信數(shù)據(jù)。

1、特點(diǎn)

1. 信號(hào)量用于進(jìn)程間同步，若要在進(jìn)程間傳遞數(shù)據(jù)需要結(jié)合共享內(nèi)存。
2. 信號(hào)量基于操作系統(tǒng)的 PV 操作，程序?qū)π盘?hào)量的操作都是原子操作。
3. 每次對(duì)信號(hào)量的 PV 操作不僅限于對(duì)信號(hào)量值加 1 或減 1，而且可以加減任意正整數(shù)。
4. 支持信號(hào)量組。

2、原型

最簡單的信號(hào)量是只能取 0 和 1 的變量，這也是信號(hào)量最常見的一種形式，叫做二值信號(hào)量（Binary Semaphore）。而可以取多個(gè)正整數(shù)的信號(hào)量被稱為通用信號(hào)量。

Linux 下的信號(hào)量函數(shù)都是在通用的信號(hào)量數(shù)組上進(jìn)行操作，而不是在一個(gè)單一的二值信號(hào)量上進(jìn)行操作。

#include// 創(chuàng)建或獲取一個(gè)信號(hào)量組：若成功返回信號(hào)量集ID，失敗返回-1intsemget(key_t key, int num_sems, int sem_flags);// 對(duì)信號(hào)量組進(jìn)行操作，改變信號(hào)量的值：成功返回0，失敗返回-1intsemop(int semid, struct sembuf semoparray[], size_t numops);  // 控制信號(hào)量的相關(guān)信息intsemctl(int semid, int sem_num, int cmd, ...);

當(dāng)semget創(chuàng)建新的信號(hào)量集合時(shí)，必須指定集合中信號(hào)量的個(gè)數(shù)（即num_sems），通常為1；如果是引用一個(gè)現(xiàn)有的集合，則將num_sems指定為 0 。

在semop函數(shù)中，sembuf結(jié)構(gòu)的定義如下：

struct sembuf {    short sem_num; // 信號(hào)量組中對(duì)應(yīng)的序號(hào)，0～sem_nums-1    short sem_op;  // 信號(hào)量值在一次操作中的改變量    short sem_flg; // IPC_NOWAIT, SEM_UNDO}

其中 sem_op 是一次操作中的信號(hào)量的改變量：

• 若sem_op > 0，表示進(jìn)程釋放相應(yīng)的資源數(shù)，將 sem_op 的值加到信號(hào)量的值上。如果有進(jìn)程正在休眠等待此信號(hào)量，則換行它們。
• 若sem_op < 0，請(qǐng)求 sem_op 的絕對(duì)值的資源。
  • sem_flg 指定IPC_NOWAIT，則semop函數(shù)出錯(cuò)返回EAGAIN。
  • sem_flg 沒有指定IPC_NOWAIT，則將該信號(hào)量的semncnt值加1，然后進(jìn)程掛起直到下述情況發(fā)生：
  • 當(dāng)相應(yīng)的資源數(shù)可以滿足請(qǐng)求，此信號(hào)量的semncnt值減1，該信號(hào)量的值減去sem_op的絕對(duì)值。成功返回；
  • 此信號(hào)量被刪除，函數(shù)smeop出錯(cuò)返回EIDRM；
  • 進(jìn)程捕捉到信號(hào)，并從信號(hào)處理函數(shù)返回，此情況下將此信號(hào)量的semncnt值減1，函數(shù)semop出錯(cuò)返回EINTR
  • 如果相應(yīng)的資源數(shù)可以滿足請(qǐng)求，則將該信號(hào)量的值減去sem_op的絕對(duì)值，函數(shù)成功返回。
  • 當(dāng)相應(yīng)的資源數(shù)不能滿足請(qǐng)求時(shí)，這個(gè)操作與sem_flg有關(guān)。
• 若sem_op == 0，進(jìn)程阻塞直到信號(hào)量的相應(yīng)值為0：
  • sem_flg指定IPC_NOWAIT，則出錯(cuò)返回EAGAIN。
  • sem_flg沒有指定IPC_NOWAIT，則將該信號(hào)量的semncnt值加1，然后進(jìn)程掛起直到下述情況發(fā)生：
  • 信號(hào)量值為0，將信號(hào)量的semzcnt的值減1，函數(shù)semop成功返回；
  • 此信號(hào)量被刪除，函數(shù)smeop出錯(cuò)返回EIDRM；
  • 進(jìn)程捕捉到信號(hào)，并從信號(hào)處理函數(shù)返回，在此情況將此信號(hào)量的semncnt值減1，函數(shù)semop出錯(cuò)返回EINTR
  • 當(dāng)信號(hào)量已經(jīng)為0，函數(shù)立即返回。
  • 如果信號(hào)量的值不為0，則依據(jù)sem_flg決定函數(shù)動(dòng)作：

在semctl函數(shù)中的命令有多種，這里就說兩個(gè)常用的：

• SETVAL：用于初始化信號(hào)量為一個(gè)已知的值。所需要的值作為聯(lián)合semun的val成員來傳遞。在信號(hào)量第一次使用之前需要設(shè)置信號(hào)量。
• IPC_RMID：刪除一個(gè)信號(hào)量集合。如果不刪除信號(hào)量，它將繼續(xù)在系統(tǒng)中存在，即使程序已經(jīng)退出，它可能在你下次運(yùn)行此程序時(shí)引發(fā)問題，而且信號(hào)量是一種有限的資源。