linux进程间通信

管道

只能用于具有亲缘关系的进程之间通信是一个半双工的通信模式，

具有固定的写读端和写端,管道可以看成一种特殊的文件，对它可以使用普通的read、write等操作

管道的创建：

#include <unistd.h>

int pipe(int fd[2])

该函数创建的管道的两端处于一个进程中间，在实际应用中没有太大意义，因此，一个进程在由pipe()创建管道后，一般再fork一个子进程，

然后通过管道实现父子进程间的通信（因此也不难推出，只要两个进程中存在亲缘关系，这里的亲缘关系指的是具有共同的祖先，都可以采用管道方式来进行通信）。

管道两端可分别用描述字fd[0]以及fd[1]来描述，需要注意的是，管道的两端是固定了任务的。

即一端只能用于读，由描述字fd[0]表示，称其为管道读端；另一端则只能用于写，由描述字fd[1]来表示，称其为管道写端。

如果试图从管道写端读取数据，或者向管道读端写入数据都将导致错误发生。一般文件的I/O函数都可以用于管道，如close、read、write等等。

从管道中读取数据： 如果管道的写端不存在，则认为已经读到了数据的末尾，读函数返回的读出字节数为0；

当管道的写端存在时，如果请求的字节数目大于PIPE_BUF，则返回管道中现有的数据字节数，

如果请求的字节数目不大于PIPE_BUF，则返回管道中现有数据字节数（此时，管道中数据量小于请求的数据量）；

或者返回请求的字节数（此时，管道中数据量不小于请求的数据量）。

注：（PIPE_BUF在include/linux/limits.h中定义，不同的内核版本可能会有所不同。Posix.1要求PIPE_BUF至少为512字节，有的是4096）。

向管道中写入数据时，linux将不保证写入的原子性，管道缓冲区一有空闲区域，写进程就会试图向管道写入数据。

如果读进程不读走管道缓冲区中的数据，那么写操作将一直阻塞。 注：只有在管道的读端存在时，向管道中写入数据才有意义。否则，默认动作则是应用程序终止.

信号

信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，在原理上，一个进程收到一个信号与处理器收到一个中断请求可以说是一样的。

信号是异步的，一个进程不必通过任何操作来等待信号的到达，事实上，进程也不知道信号到底什么时候到达。

信号是进程间通信机制中唯一的异步通信机制，可以看作是异步通知，通知接收信号的进程有哪些事情发生了。

信号机制经过POSIX实时扩展后，功能更加强大，除了基本通知功能外，还可以传递附加信息。

信号来源 信号事件的发生有两个来源： 硬件来源(比如我们按下了键盘或者其它硬件故障)；

软件来源，最常用发送信号的系统函数是kill, raise, alarm和setitimer以及sigqueue函数，软件来源还包括一些非法运算等操作。

进程可以通过三种方式来响应一个信号： （1）忽略信号，即对信号不做任何处理，其中，有两个信号不能忽略：SIGKILL及SIGSTOP；

（2）捕捉信号。定义信号处理函数，当信号发生时，执行相应的处理函数；

（3）执行缺省操作，Linux对每种信号都规定了默认操作，详细情况请参考资料。 注意，进程对实时信号的缺省反应是进程终止。

Linux究竟采用上述三种方式的哪一个来响应信号，取决于传递给相应API函数的参数。

发送信号的主要函数有：

kill()

#include <sys/types.h>

#include <signal.h>

int kill(pid_t pid,int signo)

参数pid的值为信号的接收进程

Kill()最常用于pid>0时的信号发送，调用成功返回 0； 否则，返回 -1。

注：对于pid<0时的情况，对于哪些进程将接受信号，各种版本说法不一，其实很简单，参阅内核源码kernel/signal.c即可

raise()

#include <signal.h>

int raise(int signo) 向进程本身发送信号，参数为即将发送的信号值。

调用成功返回 0；否则，返回 -1。

sigqueue()

#include <sys/types.h> 

#include <signal.h>

int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval val)

调用成功返回 0；否则，返回 -1。 sigqueue()是比较新的发送信号系统调用，

主要是针对实时信号提出的（当然也支持前32种），支持信号带有参数，与函数sigaction()配合使用。

sigqueue的第一个参数是指定接收信号的进程ID，第二个参数确定即将发送的信号，

第三个参数是一个联合数据结构union sigval，指定了信号传递的参数，即通常所说的4字节值。

typedef union sigval

{

         int sival_int;

         void *sival_ptr;

                               }sigval_t;

sigqueue()比kill()传递了更多的附加信息， sigqueue() 只能向一个进程发送信号，而不能发送信号给一个进程组。

 如果signo=0，将会执行错误检查，但实际上不发送任何信号，0值信号可用于检查pid的有效性以及当前进程是否有权限向目标进程发送信号。 在调用sigqueue时，sigval_t指定的信息会拷贝到3参数信号处理函数（3参数信号处理函数指的是信号处理函数由sigaction安装，并设定了sa_sigaction指针）

alarm()

 #include <unistd.h>

unsigned int alarm(unsigned int seconds)

专门为SIGALRM信号而设，在指定的时间seconds秒后，将向进程本身发送SIGALRM信号，又称为闹钟时间。

进程调用alarm后，任何以前的alarm()调用都将无效。如果参数seconds为零，那么进程内将不再包含任何闹钟时间。

返回值，如果调用alarm（）前，进程中已经设置了闹钟时间，则返回上一个闹钟时间的剩余时间，否则返回0。

setitimer（）

#include <sys/time.h>

int setitimer(int which, const struct itimerval *value, struct itimerval *ovalue);

setitimer()比alarm功能强大，支持3种类型的定时器：

ITIMER_REAL： 设定绝对时间；经过指定的时间后，内核将发送SIGALRM信号给本进程；

ITIMER_VIRTUAL 设定程序执行时间；经过指定的时间后，内核将发送SIGVTALRM信号给本进程；

ITIMER_PROF 设定进程执行以及内核因本进程而消耗的时间和，经过指定的时间后，内核将发送ITIMER_VIRTUAL信号给本进程；

Setitimer()第一个参数which指定定时器类型（上面三种之一）；

第二个参数是结构itimerval的一个实例，结构itimerval形式见附录1。

第三个参数可不做处理。

Setitimer()调用成功返回0，否则返回-1。

abort()

#include <stdlib.h> 

void abort(void);

向进程发送SIGABORT信号，默认情况下进程会异常退出，当然可定义自己的信号处理函数。

即使SIGABORT被进程设置为阻塞信号，调用abort()后，SIGABORT仍然能被进程接收。该函数无返回值。

信号的安装

如果进程要处理某一信号，那么就要在进程中安装该信号。

安装信号主要用来确定信号值及进程针对该信号值的动作之间的映射关系， 即进程将要处理哪个信号；

该信号被传递给进程时，将执行何种操作。

linux主要有两个函数实现信号的安装： signal()、sigaction()。 signal()在可靠信号系统调用的基础上实现, 是库函数。

它只有两个参数，不支持信号传递信息，主要是用于前32种非实时信号的安装；

sigaction()是较新的函数（由两个系统调用实现：sys_signal以及sys_rt_sigaction），有三个参数，支持信号传递信息，主要用来与 sigqueue() 系统调用配合使用，当然，sigaction()同样支持非实时信号的安装。sigaction()优于signal()主要体现在支持信号带有参数。