Linux 复习2

问：什么是信号？

答：信号是linux 为了处理某些响应进程而产生的软中断事件，进程收到信号后会做出相应的反应，一般有终止信号，非法内存，硬件故障，环境切换，可以用kill -l 查看信号

     进程收到信号的处理方式有3 种：默认，忽略，捕获处理，信号的来源有用户，进程，内核

问：改变信号的相应方式

答：signal函数  signal(SIGINT,SIG_IGN);// 忽略   signal(SIGINT,SIG_DFL); 默认   signal(SIGINT,func)  //  调用func 函数处理

问：发送信号

答：kill(pid_t pid,int sig)    （是个系统调用）（pid>0,指定接收进程的pid,)(pid==0,把信号发给当前进程组的所有进程）（pid==-1，发给系统上所有的进程（权限））（pid<-1)

进程间通信

问：进程间通信的方式有哪些？

答：管道，信号量，共享内存，消息队列，套接字

问：什么是管道？

管道是两个进程通信的一种方式，分为有名管道和匿名管道，有名管道是文件系统实现的一种机制，用于没有任何亲缘关系的进程进行通信，通过mkfifo fifo 创建，提供了一个路径名与之关联，以FIFO形式存在文件系统中，FIFO规则就是先进先出,对于读端进程，若管道阻塞打开，FIFO没有数据，则read（）阻塞，若非阻塞，则立即返回-1，写端进程，若阻塞打开，FIFO数据满了，阻塞，若为非阻塞，则返回调用失败。当写端关闭，读端会返回0 就像读完一样，而读端关闭，写端收到SIGPIPE信号，写端异常

匿名管道，用于具有亲缘关系的进程，例如父子进程，他们的用户空间独立，但是内核空间共享，因此在内核空间形成一个管道pipe,由父进程创建，具有读端和写端，fd[0],fd[1],由于子进程复制了父进程的文件信息，因此也具有fd[0],fd[1],所以父进程关闭读端fd[0],子进程关闭写端fd[1]形成一个半双工，由写端流向读端，而同样具有4种情况，当读端fd[0],一直不读时，管道数据写满，则写端fd[1]阻塞，若写端不写，读端一直读，会导致读端阻塞，若写端fd[1]关闭，读端read()返回0，若读端关闭，写端会收到SIGPIPE信号 异常终止。

问：什么是信号量？

答：信号量是一种特殊的变量，本质上是一个计数器，用来保护临界资源一般取正整数，分为二进制信号量和计数信号量，存在两种操作，P （原子减一）V（原子加一）当信号量大于0时，可进入临界区。；临界区就是临界资源的代码段，而临界资源又是，同一时刻只运行一个进程访问的资源。

// 共用体的头文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>

创建信号量：

int semget(key_t key,int nsems,int flags)
                                  //返回:成功返回信号集ID，出错返回-1

1)第一个参数key是长整型（唯一非零），系统建立IPC通讯 （ 消息队列、 信号量和 共享内存） 时必须指定一个ID值。通常情况下，该id值通过ftok函数得到，由内核变成标识符，要想让两个进程看到同一个信号集，只需设置key值不变就可以。

(2)第二个参数nsem指定信号量集中需要的信号量数目，它的值几乎总是1。

(3)第三个参数flag是一组标志，当想要当信号量不存在时创建一个新的信号量，可以将flag设置为IPC_CREAT与文件权限做按位或操作。
设置了IPC_CREAT标志后，即使给出的key是一个已有信号量的key，也不会产生错误。而IPC_CREAT | IPC_EXCL则可以创建一个新的，唯一的信号量，如果信号量已存在，返回一个错误。一般我们会还或上一个文件权限

初始化信号量：

int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...)

union semun{  
    int val;  //使用的值
    struct semid_ds *buf;  //IPC_STAT、IPC_SET 使用的缓存区
    unsigned short *arry;  //GETALL,、SETALL 使用的数组
    struct seminfo *__buf; // IPC_INFO(Linux特有) 使用的缓存区 
};  

1）sem_id是由semget返回的信号量标识符

（2）semnum当前信号量集的哪一个信号量

（3）cmd通常是下面两个值中的其中一个
SETVAL：用来把信号量初始化为一个已知的值。p 这个值通过union semun中的val成员设置，其作用是在信号量第一次使用前对它进行设置。
IPC_RMID：用于删除一个已经无需继续使用的信号量标识符，删除的话就不需要缺省参数，只需要三个参数即可。

改变信号量的值：

int semop(int semid, struct sembuf *sops, size_t nops); 

1）nsops：进行操作信号量的个数，即sops结构变量的个数，需大于或等于1。最常见设置此值等于1，只完成对一个信号量的操作

（2）sembuf的定义如下：

struct sembuf{ 
short sem_num; //除非使用一组信号量，否则它为0 
short sem_op; //信号量在一次操作中需要改变的数据，通常是两个数， 
//一个是-1，即P（等待）操作， 
//一个是+1，即V（发送信号）操作。 
short sem_flg; //通常为SEM_UNDO,使操作系统跟踪信号量， 
//并在进程没有释放该信号量而终止时，操作系统释放信号量 
}; 

test:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/sem.h>
union semun
{
    int val;  
};

void sem_init();
void sem_p();//阻塞 原子操作
void sem_v();
void sem_destroy();
static int semid = -1;
void sem_init()
{
    semid = semget((key_t)1234,1,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0600);
    if ( semid == -1 )
    {
        semid = semget((key_t)1234,1,0600);
        if (semid == -1 )
        {
            perror("semget error");
            return ;
        }

    }
    else
    {
        union semun a;
        a.val = 1;

        if ( semctl(semid,0,SETVAL,a) == -1 )
        {
            perror("semctl init error");
        }
    }
}
void sem_p()//阻塞 原子操作
{
    struct sembuf buf;
    buf.sem_num = 0;
    buf.sem_op = -1;//p
    buf.sem_flg = SEM_UNDO;

    if ( semop(semid,&buf,1) == -1 )
    {
        perror("semop p error");
    }
}
void sem_v()
{
    struct sembuf buf;
    buf.sem_num = 0;
    buf.sem_op = 1;//v
    buf.sem_flg = SEM_UNDO;

    if ( semop(semid,&buf,1) == -1 )
    {
        perror("semop p error");
    }

}
void sem_destroy()
{
    if ( semctl(semid,0,IPC_RMID) == -1 )
    {
        perror("semctl error del");
    }
}

问：什么是进程同步？

进程同步是一种制约的关系，在执行次序上进行协调，例如输入进程A通过单缓冲向进程B提供数据。当该缓冲区空时，进程B不能获得所需数据而阻塞，一旦进程A将数据送入缓冲区，进程B被唤醒。反之，当缓冲区满时，进程A被阻塞，仅当进程B取走缓冲数据时，才唤醒进程A。

问：什么是共享内存？

答：允许两个或者多个进程共享一片存储区，当一个进程改变了该区域的数据，其他进程立马察觉，数据直接写到内存，是最快的一种IPC方式。但是没有任何同步或者互斥操作，需要添加信号量来控制对存储的控制。

也就是不同进程的PCB中的mm_struct 页目录表映射在一块相同的物理内存中

头文件：

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

创建共享内存：

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
                //成功返回共享内存的ID,出错返回-1 

(1)第一个参数key是长整型（唯一非零），系统建立IPC通讯 （ 消息队列、 信号量和 共享内存） 时必须指定一个ID值。通常情况下，该id值通过ftok函数得到，由内核变成标识符，要想让两个进程看到同一个信号集，只需设置key值不变就可以。

 (2)第二个参数size指定共享内存的大小，它的值一般为一页大小的整数倍（未到一页，操作系统向上对齐到一页，但是用户实际能使用只有自己所申请的大小）。

 (3)第三个参数shmflg是一组标志，创建一个新的共享内存，将shmflg 设置了IPC_CREAT标志后，共享内存存在就打开。而IPC_CREAT | IPC_EXCL则可以创建一个新的，唯一的共享内存，如果共享内存已存在，返回一个错误。一般我们会还或上一个文件权限
操作共享内存：

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
                //成功返回共享内存的ID,出错返回-1   

(1)第一个参数，shm_id是shmget函数返回的共享内存标识符。

(2)第二个参数，cmd是要采取的操作，它可以取下面的三个值 ：    

IPC_STAT：把shmid_ds结构中的数据设置为共享内存的当前关联值，即用共享内存的当前关联值覆盖shmid_ds的值。    

IPC_SET：如果进程有足够的权限，就把共享内存的当前关联值设置为shmid_ds结构中给出的值    

IPC_RMID：删除共享内存段

(3)第三个参数，buf是一个结构指针，它指向共享内存模式和访问权限的结构。 shmid_ds结构至少包括以下成员 

struct shmid_ds  
{  
    uid_t shm_perm.uid;  
    uid_t shm_perm.gid;  
    mode_t shm_perm.mode;  
};        

映射共享内存：

void *shmat(int shm_id, const void *shm_addr, int shmflg); 

(1)第一个参数，shm_id是由shmget函数返回的共享内存标识。

(2)第二个参数，shm_addr指定共享内存连接到当前进程中的地址位置，通常为空，表示让系统来选择共享内存的地址。

(3)第三个参数，shm_flg是一组标志位，通常为0

断开共享内存：

int shmdt(const void *shmaddr); 

addr参数是以前调用shmat时的返回值

问：什么是消息队列？

答：消息队列是一个消息链接表，存放在内核中，由消息队列标识符表示，可以选择性的接收消息

 创建访问消息队列：

int msgget(key_t key, int msgflg); //函数原型

int msgsend(int msgid, const void *msg_ptr, size_t msg_sz, int msgflg); 

msg_ptr：指向准备发送消息的结构体指针，但是消息的数据结构却有一定的要求，指针msg_ptr所指向的消息结构一定要是以一个长整型成员变量开始的结构体，接收函数将用这个成员来确定接收的消息来自哪一个类型（频道）的消息（节目），其他字段不限。消息结构定义：

struct my_message{  

    long int message_type;  //频道（你可以理解为消息通道号）

    /* The data you wish to transfer*/  //消息主体

};  

int msgrcv(int msgid, void *msg_ptr, size_t msg_st, long int msgtype, int msgflg);

int msgctl(int msgid, int command, struct msgid_ds *buf); 

工作模式