进程间同步和通信 嵌入式系统实验室 EMBEDDED SYSTEM LABORATORY SUZHOU INSTITUTE FOR ADVANCED STUDY OF USTC
进程间同步和通信
进程间通信 *IPC,Inter-Process Communication ?Uniⅸ系统提供的基本的PC包括 1、管道和FIFO(有名管道) 2、消息 3、信号量 1958 4、共享内存区 5、套接字 of Science and Technology of China 嵌入式系统实验室 2023/7/14 Linux OS analysis 3/39 EMBEDDED SYSTEM LABORATORY 5uE料DUN0 ITUTE FOR AOVANCED5 FUOY OF U百TD
2023/7/14 Linux OS analysis 3/39 进程间通信 ❖IPC，Inter-Process Communication ❖Unix系统提供的基本的IPC包括： 1、管道和FIFO（有名管道） 2、消息 3、信号量 4、共享内存区 5、套接字
1、管道(pipe) 管道是所有Uniⅸ都提供的一种IPC机制 >管道是半双工的，数据只能向一个方向流动； ●一个进程将数据写入管道， 另一个进程从管道中读取数据 数据的读出和写入： 写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾 每次都是从缓冲区的头部读出数据。 >需要双方通信时，需要建立起两个管道； >只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲缘关系 的进程)； science and fechlo 嵌入式系统实验室 2023/7/14 Linux OS analysis 4139 EMBEDDED SYSTEM LABORATORY 5uE料DUN0 ITUTE FOR AOVANCED5 UOY DF U百TC
2023/7/14 Linux OS analysis 4/39 1、管道（pipe） ❖管道是所有Unix都提供的一种IPC机制 ➢管道是半双工的，数据只能向一个方向流动； ⚫一个进程将数据写入管道， 另一个进程从管道中读取数据 ⚫数据的读出和写入： 写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾， 每次都是从缓冲区的头部读出数据。 ➢需要双方通信时，需要建立起两个管道； ➢只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲缘关系 的进程）；
在shell中使用管道的例子 命令："ls more'” 使用pipeline将两个命令”ls和“more”连接 起来，使得ls的输出成为more的输入 必也可以使用如下的两个命令 >命令1："ls>tmp”58 >命令2：”more<tmp” 命令l把ls的输出重定向到tmp文件中 命令2把more的输入重定向到tmp文件 cience and Techno 嵌入式系统实验室 2023/7/14 Linux OS analysis 5139 EMBEDDED SYSTEM LABORATORY 5uE料DUN0 ITUTE FOR AOVANCED5 FUOY OF U百TD
2023/7/14 Linux OS analysis 5/39 在shell中使用管道的例子 ❖命令：“ls | more” 使用pipeline “|”将两个命令”ls”和“more”连接 起来，使得ls的输出成为more的输入 ❖也可以使用如下的两个命令 ➢命令1：“ls > tmp” ➢命令2：”more < tmp” 命令1把ls的输出重定向到tmp文件中； 命令2把more的输入重定向到tmp文件
创建一个管道 管道可看成是被打开的文件 ,但并没有真实的 文件与之对应 pipe0系统调用用来创建一个新的管道 #include int pipe(int filedes[21); 冬管道两端分别用描述符filedes[0]和filedes[1]描述 冬管道两端的功能是固定的 >filedes[O]只能用于读，称为管道读端 > filedes[1]只能用于写，称为管道写端。 >若试图从写端读，或者向读端写都将导致错误发生。 冬一 般文件的/O函数都可用于管道，如close、read、write等 ce and 嵌入式系统实验室 2023/7/14 Linux OS analysis 6/39 EMBEDDED SYSTEM LABORATORY 5uE料DUN0 ITUTE FOR AOVANCED5 FUOY OF U百TD
2023/7/14 Linux OS analysis 6/39 创建一个管道 ❖ 管道可看成是被打开的文件，但并没有真实的 文件与之对应 ❖ pipe()系统调用用来创建一个新的管道 #include int pipe(int filedes[2]); ❖ 管道两端分别用描述符filedes[0]和filedes[1]描述 ❖ 管道两端的功能是固定的： ➢ filedes[0]只能用于读，称为管道读端； ➢ filedes[1]只能用于写，称为管道写端。 ➢ 若试图从写端读，或者向读端写都将导致错误发生。 ❖ 一般文件的I/O函数都可用于管道，如close、read、write等
使用管道的典型程序 testpipe.c xlanchen@xlanchen-desktop:-gcc testpipe.c -o testpipe xlanchen@xlanchen-desktop:~./testpipe this is parent this is child this is s from parent 必管道只能在具有亲缘关系的进程之间进行通信 >通过fork传递管道的描述符 ”任意的两个进程不可能共享同一个管道 >无法打开已经存在的管道 嵌入式系统实验室 2023/7/14 Linux OS analysis 7139 EMBEDDED SYSTEM LABORATORY 5uE料DUN0 ITUTE FOR AOVANCED5 FUOY OF U百TD
2023/7/14 Linux OS analysis 7/39 使用管道的典型程序 ❖testpipe.c ❖管道只能在具有亲缘关系的进程之间进行通信 ➢通过fork传递管道的描述符 ❖任意的两个进程不可能共享同一个管道 ➢无法打开已经存在的管道
FIFO 管道的一个重大限制是它没有名字，因此 只能用于具有亲缘关系的进程间通信，在 有名管道(named pipe或FIFO)提出后 该限制得到了克服。 FFO,有名管道 1958 >特殊的文件类型 1,严格遵循先入先出的读写规则 2,类似管道，在文件系统中不存在数据块，而是与一 块内核缓冲区相关联 3,有名字，FFO的名字包含在系统的目录树结构中， 可以按名访问 nce and 嵌入式系统实验室 2023/7/14 Linux OS analysis 8/39 EMBEDDED SYSTEM LABORATORY 5uE料DUN0 ITUTE FOR AOVANCED5 FUOY OF U百TD
2023/7/14 Linux OS analysis 8/39 FIFO ❖管道的一个重大限制是它没有名字，因此 只能用于具有亲缘关系的进程间通信，在 有名管道（named pipe或FIFO）提出后， 该限制得到了克服。 ❖FIFO，有名管道 ➢特殊的文件类型： 1，严格遵循先入先出的读写规则 2，类似管道，在文件系统中不存在数据块，而是与一 块内核缓冲区相关联 3，有名字，FIFO的名字包含在系统的目录树结构中， 可以按名访问
FFO的操作： #include #include int mkfifo (const char *pathname,mode_t mode); 以及：open,close,read,write等普通文件操作 aty of Science and Technolos 嵌入式系统实验室 2023/7/14 Linux OS analysis 9/39 EMBEDDED SYSTEM LABORATORY 5uE料DUAN0 ITUTE FOR AOVANCED5 FUOY OF U百TC
2023/7/14 Linux OS analysis 9/39 ❖FIFO的操作： ❖以及：open，close，read，write等普通文件操作
FIFO举例 创建一个FIFO:createfifo.c 向FFO写：writefifo.c g从FIFO读：readfifo.c 大 1958 了 嵌入式系统实验室 2023/7/14 Linux OS analysis 10/39 EMBEDDED SYSTEM LABORATORY 5uE料DUAN0 ITUTE FOR AOVANCED5 FUOY OF U百TC
2023/7/14 Linux OS analysis 10/39 FIFO举例 ❖创建一个FIFO：createfifo.c ❖向FIFO写：writefifo.c ❖从FIFO读：readfifo.c
createfifo.c 1 #include 2 #include 3 #include 4 #include 5 6int main(void) 7{ 8 umask (0); 9 if(mkfifo ("myfifo",S IRUSR IS IWUSRIS IRGRPIS IWGRP)) 10 11 perror("mkfifo error"); 12 exit(1); 13 } 14 return 0; 15} 16 嵌入式系统实验室 2023/7/14 Linux OS analysis 11139 EMBEDDED SYSTEM LABORATORY 5uE料DUAN0 ITUTE FOR AOVANCED5 FUOY OF U百TC
2023/7/14 Linux OS analysis 11/39 createfifo.c