进程间通信（IPC）——信号量、共享内存、消息队列

叁歲伎倆 2022-09-30 07:07 189阅读 0赞

IPC（Inter-Process Communication）主要手段：信号量、共享内存、消息队列。另外还有：管道、Socket等。

非网络IPC和网络IPC（Socket API）都是需要的。

IPC按形式上分可分成4种不同的IPC形式：

1）消息传递（管道、FIFO命名管道、消息队列）

2）同步（互斥量、条件变量、读写锁、文件和记录锁、信号量）

3）共享内存（匿名的和具名的）

4）远过程调用（Solaris门和SunRPC）

ipcs -s：观察信号量信息。文件：/proc/sysvipc/sem

ipcs -m：观察共享内存信息。文件：/proc/sysvipc/shm

ipcs -q：观察消息队列信息。文件：/proc/sysvipc/msg

信号量，是一个特殊变量，只能对它进行初始化操作、PV操作、删除操作。主要是PV操作（又称wait、signal或者up、down）。信号量是著名荷兰计算机科学家Dijkstra（单源最短路径、goto有害，你懂的）提出来的。

信号量函数介绍：

\#include <sys/sem.h>//通常包含<sys/types.h>和<sys/ipc.h> /\*\*\*\*\*信号量涉及到三个函数\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/ /\*\*\*\*\* key：整型值，不相关进程通过它来访问同一信号量。 num\_sems：参数指定需要的信号量数目，几乎总是取1 sem\_flags：一组标志，一般取 IPC\_CREAT|0644 返回值：信号量的sem\_id \*\*\*\*\*/ int semget(key\_t key,int num\_sems,int sem\_flags); /\*\*\*\*\* sem\_ops: \*\*\*\*\*/ struct sembuf \{ short sem\_num;//信号量编号，除非使用一组信号量，否则取值为0 short sem\_op;//PV操作，1为P操作，-1为V操作 short sem\_flg;//设它为SEM\_UNDO是个好习惯 \} //num\_sem\_ops:一般设为 1（？？？） int semop(int sem\_id,struct sembuf \*sem\_ops,size\_t num\_sem\_ops); /\*\*\*\*\* sem\_num：信号量编号，除非使用一组信号量，否则取值为0 command：将要采取的操作，例如，SETVAL初始化，IPC\_RMID删除信号量 第四个参数：union semun联合体,X/Open指出，semun联合体由程序员自 己定义，他至少应该是下列结构 \*\*\*\*\*/ union semun \{ int val;//初始化时，设置的信号量初值 struct semid\_ds \*buf; unsigned short \*array; \} int semctl(int sem\_id,int sem\_num,int command,...);

共享内存函数介绍：

\#include <sys/shm.h>//通常包含<sys/types.h>和<sys/ipc.h> /\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*共享内存包含四个函数\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/ /\*\*\*\*\* key：整型值,为共享内存段命名 size：共享内存大小，字节数 shmflg：一组标志，一般取 IPC\_CREAT|0644（权限标识） 返回值：成功返回共享内存id-shm\_id，失败-1 \*\*\*\*\*/ int shmget(key\_t key,size\_t size,int shmflg); /\*\*\*\*\* 作用：将共享内存连接到一个进程的地址空间 shm\_addr：共享内存连接到当前进程中的地址为止，通常为void\*，表示让 系统来选择共享内存出现的地址。 shmflg:其中两个可能取值有，SHM\_RND和SHM\_RDONLY。通常设为 0 返回值：成功返回指向共享内存第一个字节指针，失败-1 \*\*\*\*\*/ int \*shmat(int shm\_id,const void \*shm\_addr,int shmflg); /\*\*\*\*将共享内存从当前进程中分离，成功返回0，失败-1\*\*\*\*\*/ int shmdt(const void \*shm\_addr); /\*\*\*\*\*共享内存控制函数\*\*\*\*\*\*/ struct shmid\_ds \{ uid\_t shm\_perm.uid; uid\_t shm\_perm.gid; mode\_t shm\_perm.mode; \} /\*\*\*\*\*\*\* command:采取的动作，取三个值(IPC\_STAT,IPC\_SET,IPC\_RMID删除共享内存段) buf：指向包含共享内存模式和访问权限的结构 \*\*\*\*\*\*\*\*/ int shmctl(int shm\_id,int command,struct shmid\_ds \*buf);

消息队列函数：

\#include <sys/msg.h>通常包含<sys/types.h>和<sys/ipc.h> /\*\*\*\*\*\*\*消息队列涉及四个函数\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/ /\* key：键值 msgflg:权限标识，通常设为IPC\_CREAT|0644 返回值：成功，消息队列id；失败-1 \*/ int msgget(key\_t key,int msgflg); struct msqid\_ds \{ uid\_t msg\_perm.uid; uid\_t msg\_perm.gid; mode\_t msg\_perm.mode; \} /\*\*\*\*\* command:要采取的动作，eg， IPC\_STAT，把msqid结构中的数据设置为消息队列的当前关联值。 IPC\_SET,如果进程有足够的权限，就把消息队列的当前关联值设为msqid\_ds结构中给出的值 IPC\_RMID,删除消息队列 \*\*\*\*\*/ int msgctl(int msqid,int cmd,struct msqid\_ds \*buf); struct my\_message//自定义消息 \{ long int message\_type; /\* 要发送的消息 \*/ \} /\*\*\* msg\_ptr：消息指针，消息自己定义 msg\_sz:消息长度，不包括long成员长度 msgtype：消息类型long型 msgflg：控制当前消息队列满或者队列消息到达系统范围的限制时，将要发生的事情。IPC\_NOWAIT非阻塞标志，0阻塞标志。 \*\*\*/ int msgrcv(int msqid,void \*msg\_ptr,size\_t msg\_sz,long int msgtype,int msgflg); /\*同上\*/ int msgsnd(int msqid,const void \*msg\_ptr,size\_t msg\_sz,int msgflg);