命令|凉了!张三同学没答好「进程间通信」,被面试官挂了....( 三 )


若此时,进程 B 也想访问共享内存,执行了 P 操作,结果信号量变为了 -1,这就意味着临界资源已被占用,因此进程 B 被阻塞。
直到进程 A 访问完共享内存,才会执行 V 操作,使得信号量恢复为 0,接着就会唤醒阻塞中的线程 B,使得进程 B 可以访问共享内存,最后完成共享内存的访问后,执行 V 操作,使信号量恢复到初始值 1。
可以发现,信号初始化为 1,就代表着是互斥信号量,它可以保证共享内存在任何时刻只有一个进程在访问,这就很好的保护了共享内存。
另外,在多进程里,每个进程并不一定是顺序执行的,它们基本是以各自独立的、不可预知的速度向前推进,但有时候我们又希望多个进程能密切合作,以实现一个共同的任务。
例如,进程 A 是负责生产数据,而进程 B 是负责读取数据,这两个进程是相互合作、相互依赖的,进程 A 必须先生产了数据,进程 B 才能读取到数据,所以执行是有前后顺序的。
那么这时候,就可以用信号量来实现多进程同步的方式,我们可以初始化信号量为 0。
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具体过程:
如果进程 B 比进程 A 先执行了,那么执行到 P 操作时,由于信号量初始值为 0,故信号量会变为 -1,表示进程 A 还没生产数据,于是进程 B 就阻塞等待;
接着,当进程 A 生产完数据后,执行了 V 操作,就会使得信号量变为 0,于是就会唤醒阻塞在 P 操作的进程 B;
最后,进程 B 被唤醒后,意味着进程 A 已经生产了数据,于是进程 B 就可以正常读取数据了。
可以发现,信号初始化为 0,就代表着是同步信号量,它可以保证进程 A 应在进程 B 之前执行。
信号
上面说的进程间通信,都是常规状态下的工作模式。对于异常情况下的工作模式,就需要用「信号」的方式来通知进程。
信号跟信号量虽然名字相似度 66.66%,但两者用途完全不一样,就好像 Java 和 Java 的区别。
在 Linux 操作系统中, 为了响应各种各样的事件,提供了几十种信号,分别代表不同的意义。我们可以通过 kill -l 命令,查看所有的信号:
$kill-l1) 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
运行在 shell 终端的进程,我们可以通过键盘输入某些组合键的时候,给进程发送信号。例如
Ctrl+C 产生 SIGINT 信号,表示终止该进程;
Ctrl+Z 产生 SIGTSTP 信号,表示停止该进程,但还未结束;
所以,信号事件的来源主要有硬件来源和软件来源。
信号是进程间通信机制中唯一的异步通信机制,因为可以在任何时候发送信号给某一进程,一旦有信号产生,我们就有下面这几种,用户进程对信号的处理方式。
执行默认操作。Linux 对每种信号都规定了默认操作,例如,上面列表中的 SIGTERM 信号,就是终止进程的意思。Core 的意思是 Core Dump,也即终止进程后,通过 Core Dump 将当前进程的运行状态保存在文件里面,方便程序员事后进行分析问题在哪里。
捕捉信号。我们 可以为信号定义一个信号处理函数。 当信号发生时,我们就执行相应的信号处理函数。
忽 略信号 。 当我们不希望处理某些信号的时候,就可以忽略该信号,不做任何处理。 有两个信号是应用进程无法捕捉和忽略的,即 SIGKILL 和 SEGSTOP ,它们用于在任何时候中断或结束某一进程。
Socket
前面提到的管道、消息队列、共享内存、信号量和信号都是在同一台主机上进行进程间通信,那要想跨网络与不同主机上的进程之间通信,就需要 Socket 通信了。
实际上,Socket 通信不仅可以跨网络与不同主机的进程间通信,还可以在同主机上进程间通信。
我们来看看创建 socket 的系统调用:
intsocket
三个参数分别代表:
domain 参数用来指定协议族,比如 AF_INET 用于 IPV4、AF_INET6 用于 IPV6、AF_LOCAL/AF_UNIX 用于本机;
type 参数用来指定通信特性,比如 SOCK_STREAM 表示的是字节流,对应 TCP、SOCK_DGRAM 表示的是数据报,对应 UDP、SOCK_RAW 表示的是原始套接字;
protocal 参数原本是用来指定通信协议的,但现在基本废弃。因为协议已经通过前面两个参数指定完成,protocol 目前一般写成 0 即可;


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