涼了！張三同學沒答好「進程間通信」，被面試官掛了....

開場小故事

正文

管道

$?ps?auxf?|?grep?mysql

$?mkfifo?myPipe

$?ls?-l
prw-r--r--. 1?root????root?????????0?Jul?17?02:45?myPipe

$?echo?"hello"?>?myPipe??//?將數(shù)據(jù)寫進管道
?????????????????????????//?停住了?...

$?cat?hello

那管道如何創(chuàng)建呢，背后原理是什么？

int?pipe(int?fd[2])

• 父進程關閉讀取的 fd[0]，只保留寫入的 fd[1]；
• 子進程關閉寫入的 fd[1]，只保留讀取的 fd[0]；

消息隊列

共享內(nèi)存

信號量

• 一個是 P 操作，這個操作會把信號量減去 -1，相減后如果信號量 < 0，則表明資源已被占用，進程需阻塞等待；相減后如果信號量 >= 0，則表明還有資源可使用，進程可正常繼續(xù)執(zhí)行。
• 另一個是 V 操作，這個操作會把信號量加上 1，相加后如果信號量 <= 0，則表明當前有阻塞中的進程，于是會將該進程喚醒運行；相加后如果信號量 > 0，則表明當前沒有阻塞中的進程；

• 進程 A 在訪問共享內(nèi)存前，先執(zhí)行了 P 操作，由于信號量的初始值為 1，故在進程 A 執(zhí)行 P 操作后信號量變?yōu)?0，表示共享資源可用，于是進程 A 就可以訪問共享內(nèi)存。
• 若此時，進程 B 也想訪問共享內(nèi)存，執(zhí)行了 P 操作，結果信號量變?yōu)榱?-1，這就意味著臨界資源已被占用，因此進程 B 被阻塞。
• 直到進程 A 訪問完共享內(nèi)存，才會執(zhí)行 V 操作，使得信號量恢復為 0，接著就會喚醒阻塞中的線程 B，使得進程 B 可以訪問共享內(nèi)存，最后完成共享內(nèi)存的訪問后，執(zhí)行 V 操作，使信號量恢復到初始值 1。

• 如果進程 B 比進程 A 先執(zhí)行了，那么執(zhí)行到 P 操作時，由于信號量初始值為 0，故信號量會變?yōu)?-1，表示進程 A 還沒生產(chǎn)數(shù)據(jù)，于是進程 B 就阻塞等待；
• 接著，當進程 A 生產(chǎn)完數(shù)據(jù)后，執(zhí)行了 V 操作，就會使得信號量變?yōu)?0，于是就會喚醒阻塞在 P 操作的進程 B；
• 最后，進程 B 被喚醒后，意味著進程 A 已經(jīng)生產(chǎn)了數(shù)據(jù)，于是進程 B 就可以正常讀取數(shù)據(jù)了。

信號

$?kill?-l
?1)?SIGHUP???????2)?SIGINT???????3)?SIGQUIT??????4)?SIGILL???????5)?SIGTRAP
?6)?SIGABRT??????7)?SIGBUS???????8)?SIGFPE???????9)?SIGKILL?????10)?SIGUSR1
11)?SIGSEGV?????12)?SIGUSR2?????13)?SIGPIPE?????14)?SIGALRM?????15)?SIGTERM
16)?SIGSTKFLT???17)?SIGCHLD?????18)?SIGCONT?????19)?SIGSTOP?????20)?SIGTSTP
21)?SIGTTIN?????22)?SIGTTOU?????23)?SIGURG??????24)?SIGXCPU?????25)?SIGXFSZ
26)?SIGVTALRM???27)?SIGPROF?????28)?SIGWINCH????29)?SIGIO???????30)?SIGPWR
31)?SIGSYS??????34)?SIGRTMIN????35)?SIGRTMIN+1??36)?SIGRTMIN+2??37)?SIGRTMIN+3
38)?SIGRTMIN+4??39)?SIGRTMIN+5??40)?SIGRTMIN+6??41)?SIGRTMIN+7??42)?SIGRTMIN+8
43)?SIGRTMIN+9??44)?SIGRTMIN+10?45)?SIGRTMIN+11?46)?SIGRTMIN+12?47)?SIGRTMIN+13
48)?SIGRTMIN+14?49)?SIGRTMIN+15?50)?SIGRTMAX-14?51)?SIGRTMAX-13?52)?SIGRTMAX-12
53)?SIGRTMAX-11?54)?SIGRTMAX-10?55)?SIGRTMAX-9??56)?SIGRTMAX-8??57)?SIGRTMAX-7
58)?SIGRTMAX-6??59)?SIGRTMAX-5??60)?SIGRTMAX-4??61)?SIGRTMAX-3??62)?SIGRTMAX-2
63)?SIGRTMAX-1??64)?SIGRTMAX

• Ctrl+C 產(chǎn)生 SIGINT 信號，表示終止該進程；
• Ctrl+Z 產(chǎn)生 SIGTSTP 信號，表示停止該進程，但還未結束；

• kill -9 1050 ，表示給 PID 為 1050 的進程發(fā)送 SIGKILL 信號，用來立即結束該進程；

Socket

int?socket(int?domain,?int?type,?int?protocal)

• domain 參數(shù)用來指定協(xié)議族，比如 AF_INET 用于 IPV4、AF_INET6 用于 IPV6、AF_LOCAL/AF_UNIX 用于本機；
• type 參數(shù)用來指定通信特性，比如 SOCK_STREAM 表示的是字節(jié)流，對應 TCP、SOCK_DGRAM ?表示的是數(shù)據(jù)報，對應 UDP、SOCK_RAW 表示的是原始套接字；
• protocal 參數(shù)原本是用來指定通信協(xié)議的，但現(xiàn)在基本廢棄。因為協(xié)議已經(jīng)通過前面兩個參數(shù)指定完成，protocol 目前一般寫成 0 即可；

• 實現(xiàn) TCP 字節(jié)流通信：socket 類型是 AF_INET 和 SOCK_STREAM；
• 實現(xiàn) UDP 數(shù)據(jù)報通信：socket 類型是 AF_INET 和 SOCK_DGRAM；
• 實現(xiàn)本地進程間通信：「本地字節(jié)流 socket 」類型是 AF_LOCAL 和 SOCK_STREAM，「本地數(shù)據(jù)報 socket 」類型是 AF_LOCAL 和 SOCK_DGRAM。另外，AF_UNIX 和 AF_LOCAL 是等價的，所以 AF_UNIX 也屬于本地 socket；

針對 TCP 協(xié)議通信的 socket 編程模型

• 服務端和客戶端初始化 socket，得到文件描述符；
• 服務端調(diào)用 bind，將綁定在 IP 地址和端口;
• 服務端調(diào)用 listen，進行監(jiān)聽；
• 服務端調(diào)用 accept，等待客戶端連接；
• 客戶端調(diào)用 connect，向服務器端的地址和端口發(fā)起連接請求；
• 服務端 accept 返回用于傳輸?shù)?socket 的文件描述符；
• 客戶端調(diào)用 write 寫入數(shù)據(jù)；服務端調(diào)用 read 讀取數(shù)據(jù)；
• 客戶端斷開連接時，會調(diào)用 close，那么服務端 read 讀取數(shù)據(jù)的時候，就會讀取到了 EOF，待處理完數(shù)據(jù)后，服務端調(diào)用 close，表示連接關閉。

針對 UDP 協(xié)議通信的 socket 編程模型

針對本地進程間通信的 socket 編程模型

• 本地 socket 的編程接口和 IPv4 、IPv6 套接字編程接口是一致的，可以支持「字節(jié)流」和「數(shù)據(jù)報」兩種協(xié)議；
• 本地 socket 的實現(xiàn)效率大大高于 IPv4 和 IPv6 的字節(jié)流、數(shù)據(jù)報 socket 實現(xiàn)；

總結

• 互斥的方式，可保證任意時刻只有一個線程訪問共享資源；
• 同步的方式，可保證線程 A 應在線程 B 之前執(zhí)行；