自学嵌入式 day30 IPC：进程间通信
进程间通信：类别、管道：有名与无名、信号通信
IPC 进程间通信 ：
一、类别：
1、古老的通信方式：无名管道 有名管道 信号
2、IPC对象通信： system v （系统Ⅴ进程间通信）
消息队列(消息都有类型，用的相对少，这里不讨论)
共享内存（在内核malloc一个空间，最高效）
信号量集 （一组信号量）
3、socket通信：网络通信（本地套接字、网络套接字）
注：管道、信号、system Ⅴ、消息队列、共享内存、信号量集，本地套接字为同台主机间进程的通信
二、管道
1、特性：（1）、管道是 半双工的工作模式
（2）、所有的管道都是特殊的文件不支持定位操作。
（3）、管道是特殊文件，读写使用文件IO。
注：（1）单工：方向唯一
（2）半双工：左右错开收发
（3）全双工：任意时刻收发
2、无名管道：pipe ，只能给有亲缘关系进程通信
（1）特性： ①、读端存在，一直向管道中去写，超过64k（系统给的管道大小），写会阻塞（取走4k后取消阻塞）。
②、写端是存在的，读管道，如果管道为空的话，读会阻塞。
③、管道破裂，，读端关闭，写管道。
④、read 0 ,写端关闭，如果管道没有内容，read 0 ；
（2）使用步骤：创建管道 --》读写管道 --》关闭管道
（3）创建并打开管道： pipe函数
int pipe(int pipefd[2]);
功能：创建并打开一个无名管道
参数： pipefd[0] ==>无名管道的固定读端
pipefd[1] ==>无名管道的固定写端
返回值：成功 0
失败 -1；
①、写慢读快，会阻塞
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>int main()
{
int fd[2] = {0};
int ret = pipe(fd);
if(-1 == ret)
{
perror("pipe\n");
return 1;
}
pid_t pid = fork();
if(pid > 0)
{
close(fd[0]);
sleep(3);
write(fd[1],"hello",5);
close(fd[1]);
}
else if(0 == ret)
{
close(fd[1]);
char buf[10] = {0};read(fd[0],buf,sizeof(buf));
printf("father:%s\n",buf);
close(fd[0]);
}
else
{
perror("fork\n");
return 1;
}
return 0;
}
②、写快读慢，会阻塞
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main()
{
int fd[2]={0};
int ret = pipe(fd);
if(ret == -1)
{
perror("pipe");
return 1;
}
pid_t pid = fork();
if(pid>0)
{
// fd[0] read fd[1] write
close(fd[0]); //close read end
char buf[1024]={0};
memset(buf,'a',sizeof(buf));
int i = 0 ;
for(i =0;i<65;i++)
{
write(fd[1],buf,1024);
printf("%d\n",i);
}
close(fd[1]);
}else if (0 == pid)
{
close(fd[1]);
char buf[10]={0};
while(1)sleep(1);
close(fd[0]);
}
else
{
perror("fork");
return 1;
}
return 0;
}
③、管道破碎
include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <strings.h>
int main()
{
int fd[2]={0};
int ret = pipe(fd);
if(ret == -1)
{
perror("pipe");
return 1;
}
pid_t pid = fork();
if(pid>0)
{
// fd[0] read fd[1] write
close(fd[0]); //close read end
sleep(3);
write(fd[1],"hello",5); //触发管道破裂 gdb 观察
printf("aaaa\n");
close(fd[1]);
}else if (0 == pid)
{
close(fd[1]);
close(fd[0]);
}
else
{
perror("fork");
return 1;
}
return 0;
}
注：set-fork-mode child:gdb调试中走子进程，在fork函数前使用
④、read 0
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <unistd.h>int main(int argc, char **argv)
{
int fd[2] = {0};
int ret = pipe(fd);
if (ret == -1)
{
perror("pipe");
return 1;
}
pid_t pid = fork();
if (pid > 0)
{
// fd[0] read fd[1] write
close(fd[0]); // close read end
write(fd[1], "hello", 5);
close(fd[1]);
exit(0);
}else if (0 == pid)
{
close(fd[1]);
sleep(3);
while (1)
{
char buf[10] = {0};
int ret = read(fd[0], buf, sizeof(buf));
if(0 == ret) // read ==0 表示进程通信结束
{
printf("read 0\n");
break;
}
printf("father:%s\n", buf);
}
close(fd[0]);
}
else
{
perror("fork");
return 1;
}
return 0;
}
练习：复制文件：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <strings.h>
#include <fcntl.h>int main()
{
int fd[2]={0};
int ret = pipe(fd);
if(ret == -1)
{
perror("pipe");
return 1;
}
pid_t pid = fork();
if(pid>0)
{
// fd[0] read fd[1] write
close(fd[0]); //close read end
int srcfd = open("/home/linux/1.png",O_RDONLY);
if(-1 == srcfd)
{
perror("open");
exit(1);
}while(1)
{
char buf[4096]={0};
int ret = read(srcfd,buf,sizeof(buf));//从图片里读
if(0 == ret)
{
break;
}
write(fd[1],buf,ret); //sizeof(buf) strlen(buf) //写到管道去
}
close(fd[1]);
close(srcfd);
}else if (0 == pid)
{
close(fd[1]);
int dstfd = open("2.png",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0666);
if(-1 == dstfd)
{
perror(" child open");
return 1;
}
while(1)
{
char buf[4096]={0};
int ret = read(fd[0],buf,sizeof(buf));//从管道里读
if(0 == ret)
{
break;
}
write(dstfd,buf,ret);//写到图片里去
}
close(fd[0]);
close(dstfd);}
else
{
perror("fork");
return 1;
}
return 0;
}
3、有名管道：fifo，有文件名称的管道
（1）使用步骤：创建有名管道 ==》打开有名管道 ==》读写管道
==》关闭管道 ==》卸载有名管道
（2）创建：int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
功能：在指定的pathname路径+名称下创建一个权限为mode的有名管道文件。
参数：pathname要创建的有名管道路径+名称
mode 8进制文件权限。（默认0666）
返回值：成功 0
失败 -1；
（3）卸载管道：remove();
功能：将指定的pathname管道文件卸载，同时从文件系统中删除。
参数： ptahtname 要卸载的有名管道
返回值：成功 0
失败 -1；
①、write_fifo.c
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>int main()
{int ret = mkfifo("fifo",0666);
if(-1 == ret)
{
if(EEXIST != errno)
{
perror("mkfifo");
return 1;
}
}
int fd = open("fifo",O_WRONLY);
if(-1 == fd)
{
perror("open");
return 1;
}
write(fd,"hello",5);
close(fd);
return 0;}
②、read_fifo.c
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>int main()
{
int ret = mkfifo("fifo",0666);
if(-1 == ret)
{
if(EEXIST != errno)
{
perror("mkfifo");
return 1;
}
}
char buf[10] = {0};
int fd = open("fifo",O_RDONLY);
if(-1 == fd)
{
perror("open");
return 1;
}
read(fd,buf,sizeof(buf));
printf("r:%s\n",buf);
close(fd);
remove("fifo");
return 0;
}
注：（1）有名管道在执行open时会阻塞
（2）相同管道名不能二次创造，可用设置 if（EEXIST==erron）避免
（4）特性： （1）需要同步，位置在open函数
（2）可在父子进程中使用
（3）能手工操作有名管道实现数据传送
练习：用有名管道实现复制功能：
①、read_fifo.c
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char **argv)
{
int ret = mkfifo("fifo", 0666);
if (-1 == ret)
{
if (EEXIST != errno)
{
perror("mkfifo");
return 1;
}
}int fd = open("fifo", O_RDONLY);
if (-1 == fd)
{
perror("open fifo");
return 1;
}
int dstfd = open("2.png",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0666);
if(-1 == dstfd)
{
perror("open 2.png");
return 1;
}while(1)
{
char buf[4096]={0};
int ret = read(fd,buf,sizeof(buf));
if(0 == ret)
{
break;
}write(dstfd,buf,ret);
}
close(fd);
close(dstfd);
remove("fifo");
// system("pause");
return 0;
}
②、write_fifo.c
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char **argv)
{
int ret = mkfifo("fifo", 0666);
if (-1 == ret)
{
if (EEXIST != errno)
{
perror("mkfifo");
return 1;
}
}int fd = open("fifo", O_WRONLY);
if (-1 == fd)
{
perror("open fifo");
return 1;
}int srcfd= open("/home/linux/1.png",O_RDONLY);
if(-1 == srcfd)
{
perror("open 1.png");
return 1;
}
while(1)
{
char buf[4096]={0};
int ret = read(srcfd,buf,sizeof(buf));
if(0 == ret)
{
break;
}
write(fd,buf,ret);
}
close(fd);
close(srcfd);
// system("pause");
return 0;
}
三、信号通信
1、应用：异步通信
2、如何响应：man 7 signal
term：结束进程
lgn：忽略信号
core：进程结束，保存关键点的信息
stop：暂停
cont：继续
3、信号：kill -l
4、发信号：
（1）kill：int kill(pid_t pid, int sig);
功能：通过该函数可以给pid进程发送信号为sig的系统信号。
参数：pid 要接收信号的进程pid
sig 当前程序要发送的信号编号
返回值：成功 0
失败 -1；
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char **argv)
{
if(argc<3)
{
printf("usage: ./a.out pid signum\n");
return 1;
}
pid_t pid = atoi(argv[1]);
int num = atoi(argv[2]);
int ret = kill(pid,num);
if(-1 == ret)
{
perror("kill");
return 1;
}
//system("pause");
return 0;
}
（2）unsigned int alarm(unsigned int seconds)
功能：定时由系统给当前进程发送信号，也称为闹钟函数
参数：second：秒数
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>int main()
{
alarm(5);
while(1)
{
printf("sleep...\n");
sleep(1);
}
return 0;
}
（3）int pause(void);
功能：进程暂停，不再继续执行，除非收到其他信号。
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>int main()
{
int i = 0;
while(1)
{
printf("work...\n");
i++;
sleep(1);
if(5 == i)
{
pause();
}
}
return 0;
}
（4）信号注册函数：typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
功能L:改变原有信号的功能
参数： signum：几号命令（不能改9，10号命令）
handler：函数名
①闹钟函数：
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int flag = 0 ;
void handle(int num)
{
flag =1;
}
int main(int argc, char **argv)
{
signal(SIGALRM,handle);
alarm(5);
while(1)
{
if(0 == flag)
{
printf("sleep...\n");
}
else
{
printf("working...\n");
}
sleep(1);
}system("pause");
return 0;
}
②、暂停函数的继续：
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
void handle(int num)
{
}
int main(int argc, char **argv)
{
signal(SIGCONT,handle);
int i = 0 ;
while(1)
{
printf("work... pid:%d\n",getpid());
sleep(1);
i++;
if(5 == i )
{
printf("暫停\n");
pause();
}
}
system("pause");
return 0;
}
③、用户自定义命令：
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>void handle1(int num)
{
static int i = 0;
printf("老爸叫你...\n");
i++;
if(i ==3)
{
signal(SIGUSR1,SIG_IGN); //忽略信号
}}
void handle2(int num)
{
static int i = 0;
printf("老妈叫你...\n");
i++;
if(i ==3)
{
signal(SIGUSR2,SIG_DFL); //回复默认信号
}}
int main(int argc, char **argv)
{
signal(SIGUSR1,handle1);
signal(SIGUSR2,handle2);
while(1)
{printf("i'm playing pid:%d\n",getpid());
sleep(1);
}system("pause");
return 0;
}
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