【Linux】进程间通信IPC机制
目录
一、无名管道
二、有名管道
三、共享内存
四、信号量
五、消息队列
六、套接字
一、无名管道
1.只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信(也就是父子进程或者兄弟进程)。
2.是一个单工的通信模式,具有固定的读端和写端。
3.管道也可以看成是一种特殊的文件,对于它的读写也可以使用普通的read()、write()等函数。但是它不属于任何文件系统,并且只存在于内存中。
#include <unistd.h>
int pipe(int filedes[2]);
在管道中,文件描述符数组的第一个元素(索引为0)用于读取,第二个元素(索引为1)用于写入。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>#define BUFFER_SIZE 25
#define READ_END 0
#define WRITE_END 1int main()
{char write_msg[BUFFER_SIZE] = "Hello, child!";char read_msg[BUFFER_SIZE];int fd[2];pid_t pid;// 创建管道if (pipe(fd) == -1) {fprintf(stderr, "Pipe failed");return 1;}// 创建子进程pid = fork();if (pid < 0) {fprintf(stderr, "Fork failed");return 1;}// 父进程if (pid > 0) {// 关闭写入端,因为父进程不会写入close(fd[WRITE_END]);// 从管道中读取消息read(fd[READ_END], read_msg, BUFFER_SIZE);printf("Parent received message from child: %s\n", read_msg);// 关闭读取端close(fd[READ_END]);} // 子进程else { // 关闭读取端,因为子进程不会读取close(fd[READ_END]);// 写入消息到管道write(fd[WRITE_END], write_msg, BUFFER_SIZE);// 关闭写入端close(fd[WRITE_END]);}return 0;
}
./a.out
执行结果:Parent received message from child: Hello, child!
二、有名管道
mkfifo(const char *pathname, mode_t mode):
- 这个函数用于创建一个有名管道。
- 参数
pathname
是要创建的管道的路径名,mode
是指定管道权限的位掩码。- 返回值:成功时返回0,失败时返回-1,并设置
errno
变量表示错误类型。open(const char *pathname, int flags, mode_t mode):
- 这个函数用于打开文件或管道。
- 参数
pathname
是要打开的文件或管道的路径名,flags
指定打开文件的方式(如只读、只写、读写等),mode
是当创建新文件时指定的权限。- 返回值:成功时返回文件描述符,失败时返回-1,并设置
errno
变量表示错误类型。write(int fd, const void *buf, size_t count):
- 这个函数用于向文件描述符指定的文件或管道中写入数据。
- 参数
fd
是打开文件或管道时返回的文件描述符,buf
是要写入的数据缓冲区,count
是要写入的字节数。- 返回值:成功时返回实际写入的字节数,失败时返回-1,并设置
errno
变量表示错误类型。read(int fd, void *buf, size_t count):
- 这个函数用于从文件描述符指定的文件或管道中读取数据。
- 参数
fd
是打开文件或管道时返回的文件描述符,buf
是用于接收数据的缓冲区,count
是要读取的最大字节数。- 返回值:成功时返回实际读取的字节数,失败时返回-1,并设置
errno
变量表示错误类型。close(int fd):
- 这个函数用于关闭打开的文件描述符。
- 参数
fd
是要关闭的文件描述符。- 返回值:成功时返回0,失败时返回-1,并设置
errno
变量表示错误类型。unlink(const char *pathname):
- 这个函数用于删除文件或链接。
- 参数
pathname
是要删除的文件或链接的路径名。- 返回值:成功时返回0,失败时返回-1,并设置
errno
变量表示错误类型。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>#define BUFFER_SIZE 25int main()
{char *fifo_name = "./name";char write_msg[BUFFER_SIZE] = "Hello, world!";char read_msg[BUFFER_SIZE];// 创建有名管道mkfifo(fifo_name, 0666);pid_t pid = fork();if (pid == 0)// 子进程负责写入{// 打开管道进行写入int fd_write = open(fifo_name, O_WRONLY);write(fd_write, write_msg, BUFFER_SIZE);close(fd_write);} else if (pid > 0) // 父进程负责读取{ // 打开管道进行读取int fd_read = open(fifo_name, O_RDONLY);read(fd_read, read_msg, BUFFER_SIZE);printf("Received message: %s\n", read_msg);close(fd_read);} else // fork失败{fprintf(stderr, "Fork failed");return 1;}// 删除管道unlink(fifo_name);return 0;
}
三、共享内存
共享内存是最高效的,因为避免了数据在用户空间和内核空间的来回拷贝
ftok(const char *pathname, int proj_id):
ftok()
函数用于生成一个唯一的key,用于创建或访问共享内存。- 参数
pathname
是一个路径名,proj_id
是一个整数,用于生成key。- 返回值:如果成功,返回一个唯一的key,如果失败,返回-1。
shmget(key_t key, size_t size, int shmflg):
shmget()
函数用于创建共享内存段或获取共享内存段的标识符。- 参数
key
是由ftok()
生成的唯一key,size
是共享内存的大小,shmflg
是标志位,用于指定权限和行为。- 返回值:如果成功,返回共享内存段的标识符,如果失败,返回-1。
shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg):
shmat()
函数用于将共享内存连接到当前进程的地址空间。- 参数
shmid
是共享内存段的标识符,shmaddr
通常为NULL(表示系统自动选择地址),shmflg
是标志位,通常为0。- 返回值:如果成功,返回指向共享内存段的指针,如果失败,返回(void *)-1。
shmdt(const void *shmaddr):
shmdt()
函数用于将共享内存从当前进程的地址空间分离。- 参数
shmaddr
是指向共享内存段的指针。- 返回值:如果成功,返回0,如果失败,返回-1。
shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf):
shmctl()
函数用于对共享内存进行控制操作,如删除共享内存段。- 参数
shmid
是共享内存段的标识符,cmd
是控制命令,buf
是一个指向shmid_ds
结构体的指针,用于获取共享内存的状态信息。- 返回值:如果成功,返回0,如果失败,返回-1。
读端
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>#define SHM_SIZE 1024int main()
{key_t key = ftok("/", 'R'); // 生成共享内存的key// 创建共享内存段int shmid = shmget(key, SHM_SIZE, IPC_CREAT | 0666);if (shmid == -1) {perror("shmget");exit(1);}// 将共享内存连接到当前进程的地址空间char *shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);if (shmaddr == (void *)-1) {perror("shmat");exit(1);}// 写入数据到共享内存strcpy(shmaddr, "Hello, shared memory!");// 分离共享内存if (shmdt(shmaddr) == -1) {perror("shmdt");exit(1);}printf("数据已写入共享内存\n");return 0;
}
写端
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>#define SHM_SIZE 1024int main()
{key_t key = ftok("/", 'R'); // 生成共享内存的key// 获取共享内存段int shmid = shmget(key, SHM_SIZE, 0666);if (shmid == -1) {perror("shmget");exit(1);}// 将共享内存连接到当前进程的地址空间char *shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0);if (shmaddr == (void *)-1){perror("shmat");exit(1);}printf("从共享内存中读取到的消息:%s\n", shmaddr);// 分离共享内存if (shmdt(shmaddr) == -1) {perror("shmdt");exit(1);}return 0;
}
写端执行后:
数据已写入共享内存
读端执行后:
从共享内存中读取到的消息:Hello, shared memory!
四、信号量
1.信号量实现互斥
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>#define KEY 1234 // 信号量的键值// 定义一个联合体,用于semctl初始化
union semun {int val;struct semid_ds *buf;unsigned short *array;
};// 创建一个二值信号量并初始化为1
int create_semaphore()
{// 创建一个信号量集,包含1个信号量int semid = semget(KEY, 1, IPC_CREAT | 0666); if (semid == -1) {perror("semget");exit(1);
}union semun arg;arg.val = 1; // 初始值为1,表示资源可用if (semctl(semid, 0, SETVAL, arg) == -1) // 初始化信号量{perror("semctl");exit(1);}return semid;
}// P操作(等待资源)
void P(int semid)
{struct sembuf op;op.sem_num = 0; // 信号量集中的第一个信号量op.sem_op = -1; // 对信号量执行P操作op.sem_flg = 0;if (semop(semid, &op, 1) == -1) {perror("semop");exit(1);}
}// V操作(释放资源)
void V(int semid)
{struct sembuf op;op.sem_num = 0; // 信号量集中的第一个信号量op.sem_op = 1; // 对信号量执行V操作op.sem_flg = 0;if (semop(semid, &op, 1) == -1) {perror("semop");exit(1);}
}int main()
{int semid = create_semaphore(); // 创建信号量pid_t pid = fork(); // 创建子进程if (pid == -1) {perror("fork");exit(1);}if (pid == 0) // 子进程{P(semid); // 等待资源printf("Child process: Counter decremented by 1.\n");V(semid); // 释放资源} else // 父进程{sleep(1); // 让子进程有机会先运行P(semid); // 等待资源printf("Parent process: Counter incremented by 1.\n");V(semid); // 释放资源}return 0;
}
semget(key_t key, int nsems, int semflg)
:
- 这个函数用于创建一个新的信号量集或获取一个现有信号量集的标识符。
key
是一个用于唯一标识信号量集的键值。nsems
指定了信号量集中的信号量数量。semflg
是一组标志,用于指定创建信号量集的权限和行为。- 返回值:成功时返回信号量集的标识符,失败时返回-1。
semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg)
:
- 这个函数用于对信号量集进行控制操作,如初始化、设置值、获取值等。
semid
是信号量集的标识符。semnum
是指定的信号量在集合中的索引,通常为0。cmd
是指定要执行的控制命令。arg
是一个联合体,用于传递控制命令的参数。- 返回值:根据控制命令不同而不同。
semop(int semid, struct sembuf *sops, size_t nsops)
:
- 这个函数用于执行一组信号量操作,如等待资源(P操作)和释放资源(V操作)。
semid
是信号量集的标识符。sops
是一个指向信号量操作结构体数组的指针。nsops
是指定的信号量操作结构体数组的大小。- 返回值:成功时返回0,失败时返回-1。
struct sembuf
:
- 这是一个结构体,用于描述信号量操作。
- 它包含了三个字段:
sem_num
:信号量集中的信号量索引。sem_op
:信号量操作,通常是-1(P操作,等待资源)或1(V操作,释放资源)。sem_flg
:信号量操作的标志位,通常为0。
union semun
:
- 这是一个联合体,用于传递给
semctl()
函数的参数。- 它包含了多个字段,其中的一个字段可以根据不同的控制命令来使用,比如用于设置或获取信号量值时使用的
val
字段,用于获取信号量状态信息时使用的buf
字段等
create_semaphore()
:
- 这个函数用于创建一个二值信号量,并将其初始化为1。
- 首先,它调用
semget()
函数创建一个包含一个信号量的信号量集,如果创建失败则会打印错误信息并退出程序。- 然后,它使用
semctl()
函数将信号量的值初始化为1,表示资源可用。- 最后,它返回创建的信号量集的标识符。
P(int semid)
:
- 这个函数用于执行 P 操作,即等待资源。
- 首先,它定义了一个
struct sembuf
结构体op
,用于描述信号量操作。- 然后,它将
op.sem_num
设置为0,表示信号量集中的第一个信号量。- 接着,它将
op.sem_op
设置为-1,表示对信号量执行 P 操作。- 最后,它调用
semop()
函数执行信号量操作,如果操作失败则会打印错误信息并退出程序。
V(int semid)
:
- 这个函数用于执行 V 操作,即释放资源。
- 它的实现与
P()
函数类似,只是将op.sem_op
设置为1,表示对信号量执行 V 操作。
2.信号量实现同步互斥
交替实现奇偶数打印,打印一个奇数后必须是一个偶数
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>#define KEY 1234 // 信号量的键值// 定义一个联合体,用于semctl初始化
union semun {int val;struct semid_ds *buf;unsigned short *array;
};// 创建一个信号量并初始化为1
int create_semaphore()
{int semid = semget(KEY, 1, IPC_CREAT | 0666); // 创建一个信号量集,包含1个信号量if (semid == -1) {perror("semget");exit(1);}union semun arg;arg.val = 0; // 初始值为0if (semctl(semid, 0, SETVAL, arg) == -1) // 初始化信号量{ perror("semctl");exit(1);}return semid;
}// P操作(等待资源)
void P(int semid)
{struct sembuf op;op.sem_num = 0; // 信号量集中的第一个信号量op.sem_op = -1; // 对信号量执行P操作op.sem_flg = 0;if (semop(semid, &op, 1) == -1) {perror("semop");exit(1);}
}// V操作(释放资源)
void V(int semid)
{struct sembuf op;op.sem_num = 0; // 信号量集中的第一个信号量op.sem_op = 1; // 对信号量执行V操作op.sem_flg = 0;if (semop(semid, &op, 1) == -1) {perror("semop");exit(1);}
}int main()
{int i = 1;int j = 2;int semid = create_semaphore(); // 创建信号量pid_t pid = fork(); // 创建子进程if (pid == -1) {perror("fork");exit(1);}if (pid == 0) // 子进程打印奇数{while(1){ printf("i = %d\n",i);i += 2;V(semid); // 释放资源sleep(1);} } else // 父进程打印偶数{while(1){P(semid); // 等待资源printf("j = %d\n",j);j += 2;} }return 0;
}
执行结果
i = 1
j = 2
i = 3
j = 4
i = 5
j = 6
i = 7
j = 8
i = 9
j = 10
i = 11
j = 12
i = 13
j = 14
i = 15
j = 16
五、消息队列
发送进程
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>#define MSG_KEY 1234 // 消息队列的键值// 定义消息结构体
struct msg_buffer
{long msg_type; // 消息类型char msg_text[100]; // 消息内容
};int main()
{int msgid;struct msg_buffer message_send;// 创建消息队列msgid = msgget(MSG_KEY, IPC_CREAT | 0666);if (msgid == -1) {perror("msgget");exit(1);}// 准备发送的消息strcpy(message_send.msg_text, "Hello, Message Queue!");message_send.msg_type = 1; // 消息类型为1// 发送消息if (msgsnd(msgid, &message_send, sizeof(message_send) - sizeof(long), 0) == -1) {perror("msgsnd");exit(1);}printf("Parent process sent message: %s\n", message_send.msg_text);return 0;
}
接收进程
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>#define MSG_KEY 1234 // 消息队列的键值// 定义消息结构体
struct msg_buffer {long msg_type; // 消息类型char msg_text[100]; // 消息内容
};int main()
{int msgid;struct msg_buffer message_rcv;// 创建消息队列msgid = msgget(MSG_KEY, IPC_CREAT | 0666);if (msgid == -1) {perror("msgget");exit(1);}// 接收消息if (msgrcv(msgid, &message_rcv, sizeof(message_rcv) - sizeof(long), 1, 0) == -1) {perror("msgrcv");exit(1);}printf("Child process received message: %s\n", message_rcv.msg_text);return 0;
}
执行结果:
./s
Parent process sent message: Hello, Message Queue!
./r
Child process received message: Hello, Message Queue!
在这两个示例代码中,主要使用了以下系统调用:
msgget
: 用于创建或打开一个消息队列。它接受一个参数,即消息队列的键值(一个唯一的标识符),并返回一个消息队列的标识符(msgid)。
msgsnd
: 用于向消息队列发送消息。它接受四个参数:消息队列的标识符(msgid)、指向要发送的消息的指针、消息的大小(不包括消息类型字段的大小)、消息的标志(通常为0)。
msgrcv
: 用于从消息队列接收消息。它接受五个参数:消息队列的标识符(msgid)、指向用于接收消息的缓冲区的指针、缓冲区大小(不包括消息类型字段的大小)、消息类型(通常为正整数)、接收消息的标志(通常为0)。
msgctl
: 用于控制消息队列的属性,如删除消息队列。在这个示例中,我们使用它来删除消息队列。它接受三个参数:消息队列的标识符(msgid)、命令(IPC_RMID 表示删除消息队列)、指向用于控制消息队列属性的结构体的指针(在这个例子中不需要)。
六、套接字
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操作系统实战(二)(linux+C语言)
实验内容 通过Linux 系统中管道通信机制,加深对于进程通信概念的理解,观察和体验并发进程间的通信和协作的效果 ,练习利用无名管道进行进程通信的编程和调试技术。 管道pipe是进程间通信最基本的一种机制,两个进程可以通过管道一个在管道一…...
哪些情况下会触发MySQL的预读机制?
MySQL的预读机制主要与其底层存储引擎的实现有关,尤其是InnoDB存储引擎。预读(Pre-reading)或预取(Prefetching)是一种性能优化技术,其中数据库系统主动读取可能很快就会被查询到的数据页到缓冲池ÿ…...
react使用谷歌人机验证
在项目中,需要对请求验证,防止被爆破,这里使用的是谷歌的recaptcha-v3。 1.申请谷歌人机验证的api 申请链接,申请完后需要将两个谷歌颁发的key分别写入前,后端的配置环境中,后面会使用. 2.前端部分 前端使用的是viteC…...
java JMH 学习
JMH 是什么? JMH(Java Microbenchmark Harness)是一款专用于代码微基准测试的工具集,其主要聚焦于方法层面的基准测试,精度可达纳秒级别。此工具由 Oracle 内部负责实现 JIT 的杰出人士编写,他们对 JIT 及…...
本地运行AI大模型简单示例
一、引言 大模型LLM英文全称是Large Language Model,是指包含超大规模参数(通常在十亿个以上)的神经网络模型。2022年11月底,人工智能对话聊天机器人ChatGPT一经推出,人们利用ChatGPT这样的大模型帮助解决很多事情&am…...
图像处理:时域、空域、频率的滤波介绍
首先要搞清楚为什么会呈现出不同域的维度,来理解和处理图像,原因是图像的构成有多个维度的信息特点。比如一段视频从时间顺序来看,相邻的2个图像帧绝大部分信息是相同的,这就构成了前向预测的理论基础;比如一帧图像从空…...
TC8002D 是一颗带关断模式的音频功放IC
一、一般概述 TC8002D是一颗带关断模式的音频功放IC。在5V输入电压下工作时,负载(3Ω)上的平均功率 为3 W,且失真度不超过10%。而对于手提设备而言,当VDD作用于关断端时,TC8002D将会进入关断模式,此时的功耗极…...
深度学习之基于Vgg19预训练卷积神经网络图像风格迁移系统
欢迎大家点赞、收藏、关注、评论啦 ,由于篇幅有限,只展示了部分核心代码。 文章目录 一项目简介 二、功能三、系统四. 总结 一项目简介 一、项目背景 在数字艺术和图像处理领域,图像风格迁移技术一直备受关注。该技术可以将一幅图像的内容和…...
MySQL:多表查询练习
#1.出版社信息 与 图书信息 交叉连接 select * from 出版社信息 cross join 图书信息; #2.从“客户信息”和“订单信息”两张数据表中查询购买了商品的客户信息,要求查询结果显示客户姓名、订单编号、订单状态。 select 客户信息.客户姓名,订单信息.订单编号,订单…...
# 从浅入深 学习 SpringCloud 微服务架构(八)Sentinel(1)
从浅入深 学习 SpringCloud 微服务架构(八)Sentinel(1) 一、sentinel:概述 1、前言 – 服务熔断 Hystrix 的替换方案。 1)2018年底 Netflix 官方宣布 Hystrix 已经足够稳定,不再积极开发 Hys…...
[微信小程序] 入门笔记2-自定义一个显示组件
[微信小程序] 入门笔记2-自定义一个显示组件 0. 准备工程 新建一个工程,删除清空app的内容和其余文件夹.然后自己新建pages和components创建1个空组件和1个空页面. 设定 view 组件的默认样式,使其自动居中靠上,符合习惯.在app.wxss内定义,作用做个工程. /**app.wxss**/ /* 所…...
YOLO代码复现
睿智的目标检测66——Pytorch搭建YoloV8目标检测平台_pytorch_quantization yolov8-CSDN博客 Mask rcnn代码实现_pytorch版_适用30系列显卡_mask rcnn 30显卡-CSDN博客 完整且详细的Yolov8复现训练自己的数据集-CSDN博客...
使用fitten code插件(vscode),替换通义千问,识别需求中的输入输出
今天我们介绍一个工具,具体介绍可以参考我的这篇文章的介绍,支持vs code 插件,Fitten Code是一款由非十科技开发的AI代码助手,旨在通过大模型驱动来提升编程效率和体验-免费神器-CSDN博客https://blog.csdn.net/lijigang100/article/details/137833223?spm=1001.2014.3001…...
vue使用pdfjs-dist在电脑上展示PDF文件
安装 安装的时候一定要带上版本号,这里采用的是2.0.943(因为这个版本对于我目前的项目比较合适可以正常使用,其他版本大概率会报错),当前项目使用的是vue2,vue的版本是2.5.10 npm install pdfjs-dist@2.0.943 查看版本发现这玩意版本非常之多 使用 在使用pdfjs-dist库…...
【网站项目】戒烟网站
🙊作者简介:拥有多年开发工作经验,分享技术代码帮助学生学习,独立完成自己的项目或者毕业设计。 代码可以私聊博主获取。🌹赠送计算机毕业设计600个选题excel文件,帮助大学选题。赠送开题报告模板ÿ…...
慢性软组织疼痛如何使用DMS深层肌肉刺激仪进行治疗?
使用DMS深层肌肉刺激仪治疗慢性软组织疼痛,可以遵循以下步骤: 准备工作:首先,确保DMS设备已经充电或插上电源,并根据需要调整振动强度和频率。DMS深层肌肉刺激仪是通过快速连续的振动和打击来刺激深层肌肉的设备&#…...
自动化测试常用工具
自动化测试工具是非常重要的。自动化测试工具可以帮助程序员提高工作效率,减少重复劳动和人为错误,提高产品质量。下面我将介绍几个常用的自动化测试工具。 Selenium:Selenium是一个开源的自动化测试框架,用于Web应用程序的自动化…...
【Osek网络管理测试】[TG4_TC4]tWaitBusSleep
🙋♂️ 【Osek网络管理测试】系列💁♂️点击跳转 文章目录 1.环境搭建2.测试目的3.测试步骤4.预期结果5.测试结果1.环境搭建 硬件:VN1630 软件:CANoe 2.测试目的 验证DUT的tWBS时间参数是否符合NM标准 本处规定tWBS在[1350ms,1650ms]范围内符合要求 3.测试步骤…...