建网站空间都有什么平台,个人博客模板网站,亚马逊中国官网入口,网络教学平台长沙理工大学《TCP/IP网络编程》学习笔记 | Chapter 11#xff1a;进程间通信 《TCP/IP网络编程》学习笔记 | Chapter 11#xff1a;进程间通信进程间通信的基本概念通过管道实现进程间通信通过管道进行进程间双向通信 运用进程间通信习题#xff08;1#xff09;什么是进程间通信… 《TCP/IP网络编程》学习笔记 | Chapter 11进程间通信 《TCP/IP网络编程》学习笔记 | Chapter 11进程间通信进程间通信的基本概念通过管道实现进程间通信通过管道进行进程间双向通信 运用进程间通信习题1什么是进程间通信分别从概念和内存的角度进行说明。2进程间通信需要特殊的IPC机制这是由操作系统提供的。进程间通信时为何需要操作系统的帮助3“管道”是典型的IPC技术。关于管道请回答如下问题。4编写示例复习IPC技法使2个进程相互交换3次字符串。当然这2个进程应具有父子关系各位可指定任意字符串。 《TCP/IP网络编程》学习笔记 | Chapter 11进程间通信
进程间通信的基本概念
进程间通信Inter Process Communication意味着这个不同进程间可以交换数据为了完成这一点操作系统中应提供两个进程可以同时访问内存空间。
因为两个进程间具有完全独立的内存空间就连通过 fork 函数创建的子进程也不会与父进程共享内存空间因此通信需要特殊的方式。
通过管道实现进程间通信
基于管道PIPE的进程间通信结构模型 管道并非属于进程的资源而是和套接字一样属于操作系统也就不是fork函数的复制对象。所以两个进程通过操作系统提供的内存空间进行通信。下面介绍创建管道的函数。
#include unistd.hint pipe(int filedes[2]);成功返回 0失败返回 -1。
参数
filedes[0]通过管道接收数据时使用的文件描述符即管道出口filedes[1]通过管道传输数据时使用的文件描述符即管道入口
父进程调用该函数时将创建管道此时父进程可以读写同一管道。但父进程的目的是与子进程进行数据交换因此需要将入口或出口中的1个文件描述符传递给子进程。如何完成传递呢答案就是调用 fork 函数。
示例程序
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include unistd.h
#include sys/wait.hint main()
{int fd[2];char str[] hello PIPE;char buff[30];pipe(fd);pid_t pid fork();if (pid 0) // 子进程{write(fd[1], str, sizeof(str)); // 写入管道}else{ // 父进程read(fd[0], buff, sizeof(buff)); // 读取管道printf(%s\n, buff);}return 0;
}运行结果 上述示例中的通信方式及路径如下图所示。重点在于父子进程都可以访问管道的I/O路径但子进程仅用输入路径父进程仅用输出路径。 以上就是管道的基本原理及通信方法。应用管道时还有一部分内容需要注意通过双向通信实例进一步说明。
通过管道进行进程间双向通信
下面创建2个进程通过1个管道进行双向数据交换的实例其通信方式如下图所示 可以看出通过1个管道可以进行双向通信。但采用这种模型是需格外注意。先给出示例
#include stdio.h
#include unistd.h#define BUF_SIZE 30int main(int argc, char *argv[])
{int fds[2];char str1[] Who are you?;char str2[] Thank you for your message;char buf[BUF_SIZE];pid_t pid;pipe(fds);pid fork();if (pid 0){write(fds[1], str1, sizeof(str1)); /* 18-21行: 子进程运行区域. 通过第18行传输数据, 第20行接收数据. 需要特别关注第19行的sleep函数. 关于这一点稍后再讨论, 希望各位自己思考其含义 */sleep(2);read(fds[0], buf, BUF_SIZE);printf(Child proc output: %s \n, buf);}else{read(fds[0], buf, BUF_SIZE); /* 25-28行 父进程运行区域. 通过第25行接收数据, 这是为了接收第18行的子进程传输的数据. 另外, 通过第27行传输数据, 这些数据被第20行的子进程接收 */printf(Parent proc output: %s \n, buf);write(fds[1], str2, sizeof(str2));sleep(3); /* 父进程先终止时会弹出命令提示符. 这时子进程仍在工作, 故不会产生问题. 这条语句主要是为了防止子进程终止前弹出命令提示符(故可删除). 注释这条代码后再运行程序, 各位就会明白我的意思. */}return 0;
}运行结果 运行结果应该和大家的预想一致. 这次注释第18行代码后再运行出现错误。
数据进入管道后成为无主数据先读的会读取走因此如果子进程给父进程发了数据子进程比父进程先读那么数据又会被子进程读走。因此注释第18行将产生问题。在第19行子进程将读回自己在第17行向管道发送的数据。结果父进程调用 read 函数后将无限等待数据进入管道。
从上述实例中可以看出只用1个管道进行双向通信并非易事。为了实现这一点程序需要预测并控制运行流程这在每种系统中都不同可以视为不可能完成的任务。既然如此该如何进行双向通信呢
答案是创建2个管道各自负责不同的数据流动。如下图所示 示例程序
#include stdio.h
#include unistd.h#define BUF_SIZE 30int main(int argc, char *argv[])
{int fds1[2], fds2[2];char str1[] Who are you?;char str2[] Thank you for your message;char buf[BUF_SIZE];pid_t pid;pipe(fds1), pipe(fds2); /* 创建两个管道. */pid fork();if (pid 0){write(fds1[1], str1, sizeof(str1)); /* 第18 24行: 子进程可以通过数组fds1指向的管道向父进程传输数据. */read(fds2[0], buf, BUF_SIZE); /* 第19 26行: 父进程可以通过数组fds2指向的管道向子进程发送数据. */printf(Child proc output: %s \n, buf);}else{read(fds1[0], buf, BUF_SIZE);printf(Parent proc output: %s \n, buf);write(fds2[1], str2, sizeof(str2));sleep(3); /* 第27行: 没有太大的意义, 只是为了延迟父进程终止而插入的代码 */}return 0;
}运行结果 运用进程间通信
下面扩展第10章的echo_mpserv.c添加如下功能“将回声客户端传输的字符串按序保存到文件中”。
我希望将该任务委托给另外的进程。换言之另行创建进程从向客户端提供服务的进程读取字符串信息。当然该过程中需要创建用于接收数据的管道。
下面给出示例。该示例可以与任意回声客户端配合运行但我们将用第10章介绍过的 echo_mpclient.c。
#include stdio.h
#include stdlib.h
#include string.h
#include unistd.h
#include signal.h
#include sys/wait.h
#include arpa/inet.h
#include sys/socket.h#define BUF_SIZE 100void error_handling(char *message);
void read_childproc(int sig);int main(int argc, char *argv[])
{int serv_sock, clnt_sock;struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;int fds[2];pid_t pid;struct sigaction act;socklen_t adr_sz;int str_len, state;char buf[BUF_SIZE];if (argc ! 2){printf(Usage : %s port \n, argv[0]);exit(1);}act.sa_handler read_childproc;sigemptyset(act.sa_mask);act.sa_flags 0;state sigaction(SIGCHLD, act, 0);serv_sock socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);memset(serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));serv_adr.sin_family AF_INET;serv_adr.sin_addr.s_addr htonl(INADDR_ANY);serv_adr.sin_port htons(atoi(argv[1]));if (bind(serv_sock, (struct sockaddr *)serv_adr, sizeof(serv_adr)) -1){error_handling(bind() error);}if (listen(serv_sock, 5) -1){error_handling(listen() error);}pipe(fds); /* 第53 54行: 第54行创建负责保存文件的进程 */pid fork();if (pid 0) /* 第55行-68行: 第54行创建的子进程运行区域. 该区域从管道出口fds[0]读取并保存到文件中. 另外, 上述服务器端并不终止运行, 而是不断向客户端提供服务. 因此, 数据在文件中积累到一定程度即关闭文件, 该过程通过第61行的循环完成. */{FILE *fp fopen(echomsg.txt, wt);char msgbuf[BUF_SIZE];int i, len;for (i 0; i 10; i){len read(fds[0], msgbuf, BUF_SIZE);fwrite((void *)msgbuf, 1, len, fp);}fclose(fp);return 0;}while (1){adr_sz sizeof(clnt_adr);clnt_sock accept(serv_sock, (struct sockaddr *)clnt_adr, adr_sz);if (clnt_sock -1){continue;}else{puts(new client connected...);}pid fork();if (pid 0){close(serv_sock);while ((str_len read(clnt_sock, buf, BUF_SIZE)) ! 0){write(clnt_sock, buf, str_len);write(fds[1], buf, str_len); /* 第71行: 第84行通过fork 函数创建的所有子进程将复制第53行创建的管道的文件描述符. 因此, 可以通过管道入口fds[1]传递字符串信息. */}close(clnt_sock);puts(client disconnected...);return 0;}else{close(clnt_sock);}}close(serv_sock);return 0;
}void read_childproc(int sig)
{pid_t pid;int status;pid waitpid(-1, status, WNOHANG);printf(removed proc id: %d \n, pid);
}void error_handling(char *message)
{fputs(message, stderr);fputc(\n, stderr);exit(1);
}运行结果如下所示。
服务器端 客户端 习题
1什么是进程间通信分别从概念和内存的角度进行说明。
概括性地说进程间通信是指两个进程之间交换数据。但是从内存的角度看可以理解为两个进程共有内存。因为共享的内存区域存在可以进行数据交换。
2进程间通信需要特殊的IPC机制这是由操作系统提供的。进程间通信时为何需要操作系统的帮助
要想实现IPC机制需要共享的内存但由于两个进程之间不共享内存因此需要操作系统的帮助。
3“管道”是典型的IPC技术。关于管道请回答如下问题。
a. 管道是进程间交换数据的路径。如何创建此路径由谁创建 b. 为了完成进程间通信2个进程需同时连接管道。那2个进程如何连接到同一管道 c. 管道允许进行2个进程间的双向通信。双向通信中需要注意哪些内容
答
a. 管道是由pipe函数产生的实际产生管道的主体是操作系统。 b. pipe函数通过输入参数返回管道的输入输出文件描述符。这个文件描述符在fork函数中复制到了其子进程因此父进程和子进程可以同时访问同一管道。 c. 管道并不管理进程间的数据通信。因此如果数据流入管道任何进程都可以读取数据。因此要合理安排共享空间的输入和读取。最好建立2个管道进行双向通信。
4编写示例复习IPC技法使2个进程相互交换3次字符串。当然这2个进程应具有父子关系各位可指定任意字符串。
#include stdio.h
#include unistd.h
#define BUF_SIZE 40int main()
{int fds1[2], fds2[2];char pstr1[] Parent process first message!;char pstr2[] Parent process second message!;char pstr3[] Parent process third message!;char cstr1[] Child process first message!;char cstr2[] Child process second message!;char cstr3[] Child process third message!;char message[BUF_SIZE];pid_t pid;pipe(fds1);pipe(fds2);pid fork();if (pid){write(fds1[1], pstr1, sizeof(pstr1));read(fds2[0], message, BUF_SIZE);printf(Message from child process: %s \n, message);write(fds1[1], pstr2, sizeof(pstr2));read(fds2[0], message, BUF_SIZE);printf(Message from child process: %s \n, message);write(fds1[1], pstr3, sizeof(pstr3));read(fds2[0], message, BUF_SIZE);printf(Message from child process: %s \n, message);}else{read(fds1[0], message, BUF_SIZE);printf(Message from parent process: %s \n, message);write(fds2[1], cstr1, sizeof(cstr1));read(fds1[0], message, BUF_SIZE);printf(Message from parent process: %s \n, message);write(fds2[1], cstr2, sizeof(cstr2));read(fds1[0], message, BUF_SIZE);printf(Message from parent process: %s \n, message);write(fds2[1], cstr3, sizeof(cstr3));}return 0;
}
