13--信号量，共享内存和消息队列

来源：互联网发布：敏捷软件开发 pdf 编辑：程序博客网时间：2024/05/22 20:40

进程间的通信：

（1）基于文件的通信：

1. 普通文件（io/mmap）

2.有名管道文件

3.匿名管道文件

4.socket

（2）基于内存的通信：

1.信号量：用于管理对资源的访问。

2.共享内存：用于进程之间高校的地共享数据。

3.消息队列：在程序之间传递数据的一种简单方法。

使用到的命命令：

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$ ipcs

$ ipcs -s --------- 查看信号量

$ ipcs -m ---------- 共享内存

$ ipcs -q ----------- 消息队列

$ ipcrm -q 编号ID ---------删除消息队列

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一.信号量

1.semget函数

       #include <sys/types.h>
       #include <sys/ipc.h>
       #include <sys/sem.h>

       int semget(key_t key, /// 为一个整数值，

int nsems, //// 为信号量数目，通常取值为1.

int semflg);/// 一组标志，通常使用 IPC_CREAT | IPC_EXCL 来创建新的，唯一的信号量。

说明：创建一个信号量，获得一个信号量ID。

如果成功：

返回信号量标识符。

如果失败：

返回-1.

2. semop函数

int semop(int semid, //// 有semget返回的信号量标识符。

struct sembuf *sops, ////指向结构体数组的指针

unsigned nsops); ///

说明：用于改变信号量的值

第二个参数指向的结构体数组中，每个数组元素至少包含以下成员

struct sembuf

{

           unsigned short sem_num; /* semaphore number */ 信号编号，除非使用一组信号，否则一般为0
           short          sem_op;   /* semaphore operation */信号操作，一般有两种取值：-1（p操作，等待信号变为可用）； +1（v操作，发送信号表示信号量现在已可用）
           short          sem_flg; /* operation flags */通常设置为SEM_UNDO,
};

3. semctl 函数

int semctl(int semid, ///有semget返回的信号量标识符

int semnum, /// 信号量编号，一般取值为0（表示是唯一信号量）

int cmd, ...); /// 采取的行动

说明：直接控制信号量信息。

cmd有两个最常用的值：

SETVAL：用来把信号量初始化为一个已知的值。

IPC_RMID: 用于删除一个已知无需继续使用的信号量标识符。

二.共享内存

1.shmget函数

         #include <sys/ipc.h>
       #include <sys/shm.h>

       int shmget(key_t key, /// ftok 函数可以取得唯一的key值

size_t size, /// 共享内存容量

int shmflg)；/// 9个比特的权限标志

说明：创建共享内存，返回共享内存标识符。

第三个参数的常见两种方式：

创建：（IPC_CREAT | IPC_EXCL）

打开： 0

2.shmat 函数

void *shmat(int shmid,/// 由shmget返回的共享内存标识符。

const void *shmaddr, ///

int shmflg);

说明：根据ID得到共享，访问内存数据。

3.shmdt函数

int shmdt(const void *shmaddr);

说明：将共享内存从当前进程中分离，参数为shmat返回的地址指针。

4. shmctl 函数

int shmctl(int shmid, /// shmget返回的共享内存标识符

int cmd, /// 要采取的动作

struct shmid_ds *buf); /// 指向包含共享内存模式和访问权限的当前关联值

第二个参数cmd的可取值：

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IPC_STAT ------

IPC_SET ------

IPC_RMID --------删除共享内存段

第三个参数的struct shmid_ds 结构体：

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                 struct shmid_ds {
               struct ipc_perm shm_perm;    /* Ownership and permissions */
               size_t          shm_segsz;   /* Size of segment (bytes) */
               time_t          shm_atime;   /* Last attach time */
               time_t          shm_dtime;   /* Last detach time */
               time_t          shm_ctime;   /* Last change time */
               pid_t           shm_cpid;    /* PID of creator */
               pid_t           shm_lpid;    /* PID of last shmat(2)/shmdt(2) */
               shmatt_t        shm_nattch; /* No. of current attaches */
               ...
           };
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编程模型：
（1）创建共享内存，得到一个ID；

（2）把ID映射成虚拟地址（挂载）；

（3）使用虚拟地址访问内核共享内存

（4）卸载（分离）虚拟地址， shmdt

（5）删除共享内存 shctl（修改/获取共享内存的属性）

案例：
shmA.c

/// shmA.c#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <signal.h>#include <sys/shm.h>#include <sys/ipc.h>key_t  key;int shmid;int *p;int i = 0;void deal(int s){if(s==SIGINT){//4.卸载共享内存shmdtshmdt(p);//5.删除共享内存shctlshmctl(shmid,IPC_RMID,0);exit(0);}}main(){signal(SIGINT,deal);//1.创建共享内存， shmgetkey = ftok("/tmp",255);if(key == -1) printf("ftok error:%m\n"),exit(-1);shmid = shmget(key,4,IPC_CREAT | IPC_EXCL |0666);if(shmid == -1) printf("get error:%m\n"),exit(-1);//2.挂载共享内存shmatp = shmat(shmid,0,0);if(p == (int*)-1) printf("get error:%m\n"),exit(-1);//3.访问共享内存while(1){*p = i;sleep(1);++i;}}

shmB.c

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <signal.h>#include <sys/shm.h>#include <sys/ipc.h>key_t key;int shmid;int *p;void deal(int s){if(s==SIGINT){//4. 卸载共享内存， shmdtshmdt(p);exit(0);}}main(){signal(SIGINT,deal);//1.创建共享内存key = ftok("/tmp",255);if(key == -1) printf("ftok error:%m\n"),exit(-1);shmid = shmget(key,4,0);if(shmid == -1) printf("get error:%m\n"),exit(-1);//2.挂载共享内存shmatp = shmat(shmid,0,0);if(p == (int*)-1) printf("ar error:%m\n"),exit(-1);//3.访问共享内存while(1){sleep(1);printf("%d\n",*p);}}

补充：

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$ ipcs -m ------ 查看共享内存

$ ipcrm -m 555****(文件ID) ------ 删除共享内存（这个文件ID是随机的）

三. 消息队列

消息队列是在两个不相关进程之间传递数据的，优势是独立于发送和接收进程而存在。

1. msgget函数-----------------创建消息队列函数

int msgget(key_t key, int msgflg);

2. msgsnd函数-------------------发送消息

int msgsnd(int msqid, //// 消息队列标识符

const void *msgp, /// 要发送的消息

size_t msgsz, //// 消息的长度

int msgflg); ///// 发送消息的方式，建议为0

3.msgrcv函数 ---------------从消息队列中获取消息

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

4.msgctl 函数

int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

编程模型：

创建消息队列

使用消息队列

删除队列

//// msgA.c   发射部分#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <sys/msg.h>#define MAX_TEXT 512struct msgbuf{long mtype;char mtext[MAX_TEXT];};int main(){int flag = 1;key_t key;struct msgbuf  msg;int msgid;char buffer[BUFSIZ];// 1.创建消息队列key = ftok(".",200);if(key == -1) printf("frok err:%m\n"),exit(-1);printf("key=%d\n",key);msgid = msgget(key,0666 | IPC_CREAT);if(msgid == -1) printf("msgget err:%m\n"),exit(-1);while(flag){printf("请输入您要发送的字符串（以“#”结束输入）：\n");fgets(buffer,BUFSIZ,stdin);msg.mtype = 1;bzero(msg.mtext,sizeof(msg.mtext));strcpy(msg.mtext,buffer);if(msgsnd(msgid,&msg,MAX_TEXT,0) == -1) printf("msgsnd err:%m\n") ,exit(-1);if(strncmp(buffer,"#",1) == 0)flag = 0;}msgctl(msgid,IPC_RMID,0); // 删除队列exit(0);}

//// msgB.c  接收部分#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <sys/msg.h>struct msgbuf{long mtype;char mtext[BUFSIZ];};int main(){int flag = 1;key_t key;int msgid;struct msgbuf msg;key = ftok(".",200);if(key == -1) printf("ftok err:%m\n"),exit(-1);printf("key=%d\n",key);msgid = msgget(key,0666 | IPC_CREAT);if(msgid == -1) printf("msgget err:%m\n"),exit(-1);while(flag){bzero(msg.mtext,sizeof(msg.mtext));if(msgrcv(msgid,(void *)&msg,BUFSIZ,0,0) == -1) printf("msgrcv err:%m\n"),exit(-1);printf("你接收到的数据是:%s\n",msg.mtext);if(strncmp(msg.mtext,"#",1) ==0 )flag = 0;}// 删除消息队列msgctl(msgid,IPC_RMID,0); }

0 0