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1.进程间通… 博主CSDN主页:麻辣韭菜 ⏩专栏分类Linux知识分享⏪ 代码仓库:Linux代码练习 关注我带你学习更多Linux知识 目录 前言 一. 进程间通信介绍
1.进程间通信目的
2.进程间通信发展
3.进程间通信分类
二.管道
用fork来共享管道原理
匿名管道 进程池 前言 从进程控制篇章我们知道了进程是具有独立性既然各进程具有独立性它们之间是互不联系的那它们是怎么通过一种方式取得联系为什么要有进程间通信进程间通信本质是什么 一. 进程间通信介绍
1.进程间通信目的 数据传输一个进程需要将它的数据发送给另一个进程 资源共享多个进程之间共享同样的资源。 通知事件一个进程需要向另一个或一组进程发送消息通知它它们发生了某种事件如进程终止时要通知父进程。 进程控制有些进程希望完全控制另一个进程的执行如Debug进程此时控制进程希望能够拦截另 一个进程的所有陷入和异常并能够及时知道它的状态改变。 2.进程间通信发展 管道 System V进程间通信 POSIX进程间通信 3.进程间通信分类 管道 匿名管道pipe 命名管道 System V IPC System V 消息队列 System V 共享内存 System V 信号量 POSIX IPC 消息队列 共享内存 信号量 互斥量 条件变量 读写锁 二.管道 管道是Linux原生能提供的管道有两种匿名和命名。 进程间通信的前提是需要让不同的进程看到同一块“内存”特定的组织结构 所以你所谓的进程看到同一块“内存” 其实是不隶属于任何一个进程应该更强调共享。 那如何让两个进程看到同一块“内存” 用fork来共享管道原理 在实现之前我们需要了解一个接口函数 pipe 创建管道需要使用pipe函数。pipe函数会返回两个文件描述符分别代表着管道的两端。这两个文件描述符可以用于在父进程和子进程之间传输数据。 pipefd[0]读下标 pipefd[1]: 写下标 #include iostream
#include sys/types.h
#include sys/wait.h
#include cstdio
#include cstring
#include cstdlib
#include string
#include unistd.h
#define N 2void Write(int fd)
{std::string str hello, I am child process;pid_t pid getpid();int number 0;char buf[1024];while (1){sleep(1);buf[0] \0;snprintf(buf, sizeof(buf), %s-%d- %d\n, str.c_str(), number, pid);write(fd, buf, strlen(buf));// std::cout number std::endl;// if(number 5)// break;}
}void Read(int fd)
{char buf[1024];int cnt 0;while (1){memset(buf, 0, sizeof(buf));size_t n read(fd, buf, sizeof(buf));if (n 0){std::cout father get a message:[ getpid() ]# buf std::endl;}else if (n 0){printf(father read file done\n);break;}else{std::cout father read error std::endl;break;}cnt;if (cnt 5)break;}
}int main()
{int pipefd[N];int n pipe(pipefd);if (n 0){std::cout pipe error std::endl;return 1;}pid_t pid fork();if (pid 0){std::cout fork error std::endl;}else if (pid 0){// child processclose(pipefd[0]);Write(pipefd[1]);close(pipefd[1]);exit(0);}else{// parent processRead(pipefd[0]);close(pipefd[0]);// wait child processstd::cout father close read fd: pipefd[0] std::endl;sleep(5); // wait child process exitpid_t status 0;pid_t child_pid waitpid(pid, status, 0);if (child_pid 0){std::cout waitpid error std::endl;return 2;}std::cout wait child success: child_pid exit code: ((status 8) 0xFF) exit signal: (status 0x7F) std::endl;}sleep(3); // wait father process exitreturn 0;
}
运行代码 管道的特征 1.具有血缘关系的进程才能进行进程间通信 2.管道只能单向通信 3.父子进程是会进程协同的同步与互斥——保护管道内数据。 4.管道是面向字节流的 ps:这个我们后面网络在讲 5.管道是基于文件的而文件的生命周期是随进程的。 下面我们就来挖一挖细节基于第3点特征衍生出来的管道内的4种情况 读端正常管道内容为空读端就要堵塞 读端正常管道内容写满读端就要堵塞 读端正常写段关闭读端就会读到0表明读到了文件的结尾不会阻塞 写段正常写入读端关闭OS就会杀掉正在写入的进程。 子进程写代码是有sleep1秒的 而父进程是没有sleep1秒 从视频我们可以得出父进程在等待子进程写入到管道中上一次数据被读到说明管道的内容空了而子进程休眠1秒钟这期间对应父进程阻塞1秒钟。
第二种情况 我们让写段写快一点读段慢一点休眠5秒钟 写段不休眠 读端正常管道内容写满读端就要堵塞 第三种情况 我们写代码的number等于5时直接break; 读端正常写段关闭读端就会读到0表明读到了文件的结尾不会阻塞 第四情况 我们让读端变量cnt 5时读端退出。 从第4个结论来说确实OS会杀掉进程资源有限都没有人读了写入后还要写时拷贝浪费资源。 匿名管道 从上面我们看到3个sleep的父进程是bash 那这样我们可以知道它们是有血缘关系的 我们在shell打命令行执行后然后shell解释我们的命令看到两个|直接创建两个管道,然后再程序替换 然后3个sleep根据重定向原理重定向到管道中。 所以我们以前在命令行执行的管道 | 就是传说之中的匿名管道 进程池 根据前面程序控制和本节的管道知识我们可以用fork创建多个子进程父进程写入子进程读取根据读取的内容子进程完成一些相应的事情。这些子进程就好比池子里的水我们要用的时候直接就可以拿来用。
代码实现
#include task.hpp
#include string
#include unistd.h
#include cstdlib#define ProcessNum 5 // 进程个数// 先描述
class channle
{
public:channle(int cmdfd, int slaverid, const std::string processname): _cmdfd(cmdfd), _slaverid(slaverid), _processname(processname){}public:int _cmdfd; // 发送任务的文件描述符pid_t _slaverid; // 子进程的PIDstd::string _processname; // 子进程的名字
};对于一个进程池来说进程多了我们肯定是要管理起来的所以定义一个对象方面我们管理对象定义出来了后我们就要创建管道和子进程。 void InitProcessPool(std::vectorchannel *channels)
{std::vectorint oldfds;for (int i 0; i ProcessNum; i){// 创建管道int pipefd[2];int n pipe(pipefd);if (n 0){perror(pipe);exit(1);}// 创建子进程pid_t id fork();if (id 0){perror(fork);exit(2);}else if (id 0){ // 子进程for (auto fd : oldfds) //关闭之前继承下来的写端{close(fd);}close(pipefd[1]); // 子进程读关闭写端。dup2(pipefd[0], 0); // 管道的读端替换成标准输入0close(pipefd[0]);slaver();exit(0);}else{// 父进程close(pipefd[0]); // 父进程写关闭读端。// 添加channle字段std::string name process- std::to_string(i);channels-push_back(channel(pipefd[1], id, name)); // 利用零时对象初始化oldfds.push_back(pipefd[1]); // 子进程会继承父进程的写端 方便我们在fork之后关闭写端}}
}
我们再写个Debug测试一下。
void Debug(const std::vectorchannel channels)
{for (auto it : channels){std::cout it._cmdfd it._slaverid it._processname std::endl;}
} int main()
{std::vectorchannel channels;InitProcessPool(channels);Debug(channels);return 0;
}5个子进程创建完毕。那么下一步就是通过cmdfd这个文件描述符父进程写入子进程读取 我们可以用dup2我们从键盘读入输入的内容从管道读取。这样做的好处就是slaver这个函数不用传参 else if (id 0){ // 子进程close(pipefd[1]); // 子进程读关闭写端。dup2(pipefd[0],0) //管道的读端替换成标准输入0slaver();exit(0);} slaver这个函数就是获取任务的函数怎么获取系统调用read获取我们通过dup2原本是从标准输入读取现在从管道里读取。 然后执行相应的任务 void slaver()
{int cmdcode 0;while (true){int n read(0, cmdcode, sizeof(int));if (n sizeof(int)){std::cout slaver say get a cmdcode: getpid() : cmdcode: cmdcode std::endl;if (cmdcode 0 cmdcode task.size())task.[cmdcode]();}if (n 0)break;}
}
#pragma once
#include vector
#include iostreamtypedef void (*task_t)();void task1()
{std::cout lol 刷新日志 std::endl;
}
void task2()
{std::cout lol 更新野区刷新出来野怪 std::endl;
}
void task3()
{std::cout lol 检测软件是否更新,如果需要就提示用户 std::endl;
}
void task4()
{std::cout lol 用户释放技能更新用户的血量和蓝量 std::endl;
}void LoadTask(std::vectortask_t *tasks)
{tasks-push_back(task1);tasks-push_back(task2);tasks-push_back(task3);tasks-push_back(task4);
} 现在还有没有任务我们可以写一个简单的函数把函数的指针放进vector这个容器中然后根据cmdcode下标访问进行函数调用。 有了任务列表我们就要派发任务这里博主选择随机派发任务当然你下去实现的时候可以选择轮循方式派发任务。 void ctrlSlaver(const std::vectorchannel channels)
{while (true){std::cout Please Enter ;// 1. 选择任务int cmdcode rand() % tasks.size();// 2. 选择进程int processpos rand() % channels.size();std::cout father say: cmdcode: cmdcode already sendto channels[processpos]._slaverid process name: channels[processpos]._processname std::endl;// 3. 发送任务write(channels[processpos]._cmdfd, cmdcode, sizeof(cmdcode));// sleep(1);}
} 最后我们还再利用wiatpid这个函数回收子进程 void QuitProcess(const std::vectorchannel channels)
{for (const auto c : channels){close(c._cmdfd);waitpid(c._slaverid, nullptr, 0);}
}
