进程通信是指两个或者多个进程实现数据层面的交互,因为其具有独立性,所以通信的成本比较高;
数据传输:一个进程需要将它的数据发送给另一个进程 。
共享:多个进程之间共享同样的资源。
通知事件:一个进程需要向另一个或一组进程发送消息,通知它(它们)发生了某种事件(如进程终止时要通知父进程)。
进程控制:有些进程希望完全控制另一个进程的执行(如Debug进程),此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有陷入和异常,并能够及时知道它的状态改变。
1.让不同的进程看到同一份资源;
2.由操作系统分配的特殊的内存空间,防止破坏进程的独立性不可以让进程创建同一份资源空间;
3.进程通信本质上就是访问操作系统,所以需要使用系统调用接口,即操作系统设计了独立的通信模块隶属于文件系统;
定制了两套标准System V(主要进行本机内部通信)和POSIX(网络通信)标准;即共有三种类型的方案,还有基于文件的通信方案管道,在没有独立通信模块之前是可以通过文件进行通信的;
管道是单向通信的,即半双工的,所以为了防止误操作,要将同时打开的读写端关闭其中的一个;
管道的本质就是一个面向字节流的队列;
不使用磁盘文件实现通信是因为,通信的数据没必要刷盘,仅仅是使用文件页缓冲区;
管道是基于文件的通信方式,所以要使用write和read来实现通信;
管道是Unix中最古老的进程间通信的形式。我们把从一个进程连接到另一个进程的一个数据流称为一个“管道” ;管道是一种内存级文件,不会将文件缓冲区的数据刷新到磁盘。
将文件载入内存之后,此时文件=文件属性(inode结构)+文件内容(文件页缓冲区)+文件的相关操作(VFS虚拟文件系统实现的一切皆文件);
即使存在同时读写的方式打开文件,但是只是存在一个缓冲区,这时是不能够完成同时读写的,因为涉及到指针的偏移量,需要文件指针重新指向开头,才可以写完成后进行读取;
匿名管道通过父子进程这类的血缘关系看到同一份资源;
原理:通过创建子进程来实现父子进程看到同一份资源;为了能够实现读写不能只以一种方式将文件打开,否则父子进程就都是读或者都是写,所以需要有两种方式(读和写)将文件打开,这时操作系统会为进程创建两个file结构体对象,由于管道只支持单向通信,所以需要一个进程读的时候关闭写端,另一个进程写的时候关闭读端;
双向通信使用两个管道完成;只有具有血缘关系的进程才可以进行管道通信,看到同一份资源;
只是子继承父看到同样的信息,也符合通信的要求,但是对数据进行修改会因为进程的独立性导致写时拷贝,这样就看到的不是同一份资源了,所以要使用管道的方式进行;
int pipe(int pipefd[2]);
//pipefd是输出型参数是大小为2的整型数组,pipefd[0]是读文件描述符,pipefd[1]是写文件描述符;
1.具有血缘关系的进程可以进行管道通信;
2.管道只能进行单向通信;
3.父子进程之间是会进行协同的,即同步和互斥;多执行流共享资源会出现访问冲突的问题(临界资源的竞争问题),主要是为了保护管道文件的数据安全;
4.管道是面向字节流的,即上层不关心管道里的数据是什么类型的,交由上层处理;
5.管道是基于文件的,文件会随着进程的结束关闭;
1.读写端正常,如果管道为空,读端就要进行阻塞;
2.读写端正常,如果管道写满,写端就要进行阻塞;
3.读端正常,写端关闭,读端就会读到0,但是读端不会进行阻塞;
4.写端关闭,读端正常,对于操作系统是并不会做低效的事情的,所以操作系统会将正在写入的进程杀死,使用信号13(SIGPIPE);
ulimit -a
#查看操作系统对于关键资源的限制
open files表示单个进程能够打开文件的最大个数;管道单次写入最多是512b*8=4kb;管道的大小是64kb;
为了保证数据的安全,需要保证数据的原子性;
1.命令行上用|实现管道通信;
2.用管道文件实现进程池,即提前创建一批进程;
通过系统调用来向操作系统获取空间是有成本的,而使用池化技术可以提前获取一定的空间,不需要向操作系统频繁地进行申请,之前获取池子里的空间,提高了访问速度,减少了系统调用成本;
进程池,一个父进程进行写,关闭读端0下标,剩下的子进程进行读取,关闭写端下标,但是由于子进程创建会拷贝父进程的地址空间,所以后面创建的子进程是可以看到多个写端的,而读端一直是下标0,要注意不能之关闭一个写端;
比如父进程的地址空间下标1、2、3、4、5都是写端,对应有5个子进程,按照先后创建顺序,第一个子进程关闭了下标1写端,只有下标0读端,第二个子进程,读端为下标0,对应的写端下标为2,会将2关闭,但是由于继承了父进程的进程地址空间,所以可以看到1号写端,这样会导致1号写端文件的引用计数+1,但是却没有关闭下标为1的写端,可能会出现误操作;所以后面创建的子进程应该关闭所有写端;
进程池释放三种方式,1.先把文件循环关闭,在循环关闭等待进程,对于最后一个子进程的5号写端引用计数为1,关闭时,此文件就真的关闭了,然后进程就会倒的释放,不会阻塞;2.倒的循环,先关闭最后一个文件,再等待子进程;3.保证每个管道只有一个读端和写端;
不相关的进程想要进行通信则使用命名管道,使用FIFO文件完成工作;命名管道是一个特殊的文件类型;
命名管道通过路径加文件名来看到同一份资源;
mkfifo 文件名(myfifo)
#创建一个命名管道文件,文件类型为p,此文件并不会将数据刷新到磁盘,更多的是一种符号
echo "hello" 1>myfifo
cat 0<myfifo
#实现通信,注意此文件的大小一直是0;
unlink myfifo
#删除命名管道文件
和匿名管道一样,两个不同的且没有任何血缘关系的进程打开同一个文件,会创建两个struct file结构,但是文件的属性、读写方法、内容还是只有一个,还是基于文件的通信;
管道的实现就是不需要将通信数据进行刷盘,只是一个内存级文件;
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
//第一个参数是路径+文件名,第二个参数是打开方式;
使用可变参数是需要使用宏的;要注意可变参数的使用必须至少有一个具体的参数;
#include <stdarg.h>
void va_start(va_list ap, last);//宏
type va_arg(va_list ap, type);//宏
void va_end(va_list ap);//宏
void va_copy(va_list dest, va_list src);
//va_list其实就是char*的结构,再函数压栈的过程中,可以通过va_list来提取char数组中的元素;
int sum(int n, ...)
{
// 不管是c/c++传参的时候都要压栈,形参从右往左进行实例化,但必须是得先定义一个va_list,
// 它可以通过用char类型的指针来提取可变参数,va_list其实就是一个char * 类型
va_list s; // 是一个char *指针
va_start(s, n); //是一个宏转换成了s=&n+1;
// 定位n参数的位置,将s指向可变参数列表的第一个位置;如sum(3,1,2,3),从右往左压参数,根据最后一个参数3,定位到参数列表的第一个位置,即第一个压入的第三个参数1;
// std::cout << (*(int *)s) << std::endl;
//完成了指向可变列表的第一个参数
int sum = 0;
while (n)
{
sum += va_arg(s, int); // 每次[*(int)]++;将第一个可变列表参数指定为int类型,解引用并++;
n--;
}
va_end(s);//宏,本质就是将s置空
return sum;
}
#include <time.h>
time_t time(time_t *t);//t是输出型参数,可以用来在外界接收时间戳,返回值是一个时间戳
struct tm *localtime(const time_t *timep);
//存储日期结构体
struct tm {
int tm_sec; /* seconds */
int tm_min; /* minutes */
int tm_hour; /* hours */
int tm_mday; /* day of the month */
int tm_mon; /* month */要+1
int tm_year; /* year */要加1900
int tm_wday; /* day of the week */
int tm_yday; /* day in the year */
int tm_isdst; /* daylight saving time */
};
tm_sec The number of seconds after the minute, normally in the range 0 to 59, but can be up to 60 to allow for leap seconds.
tm_min The number of minutes after the hour, in the range 0 to 59.
tm_hour The number of hours past midnight, in the range 0 to 23.
tm_mday The day of the month, in the range 1 to 31.
tm_mon The number of months since January, in the range 0 to 11.
tm_year The number of years since 1900.
int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);
#include <iostream>
#include <cstdarg>
#include <ctime>
#include <string>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#define SIZE 1024
#define Info 0
#define Debug 1
#define Warning 2
#define Fatal 4
#define Err 3
#define Screen 1
#define Onefile 2
#define Classfy 3 // 多个文件
#define LogFile "log.txt"
class Log
{
public:
Log()
: _printMethod(Screen), _path("./log/")
{
}
void Enable(int Method)
{
_printMethod = Method;
}
std::string levelToString(int level)
{
switch (level)
{
case Info:
return "Info";
case Debug:
return "Debug";
case Warning:
return "Warning";
case Fatal:
return "Fatal";
case Err:
return "Err";
default:
return "None";
}
}
void printLog(int level, const std::string &logtxt)
{
switch (_printMethod)
{
case Screen:
std::cout << logtxt << std::endl;
break;
case Onefile:
printOnefile(LogFile, logtxt);
break;
case Classfy:
printClassfy(level, logtxt);
break;
default:
break;
}
}
void printOnefile(const std::string &logname, const std::string &logtxt)
{
std::string _logname = _path + logname;
int fd = open(_logname.c_str(), O_WRONLY | O_APPEND | O_CREAT, 0666);
if (fd < 0)
{
return;
}
write(fd, logtxt.c_str(), logtxt.size());
close(fd);
}
void printClassfy(int level, const std::string &logtxt)
{
std::string filename = LogFile;
filename += '.';
filename += levelToString(level);
printOnefile(filename, logtxt);
}
void operator()(int level, const char *format, ...)
{
time_t t = time(nullptr);
struct tm *currenttime = localtime((const time_t *)&t);
char leftbuffer[SIZE];
snprintf(leftbuffer, sizeof(leftbuffer), "[%s][%d-%d-%d %d:%d:%d]",
levelToString(level).c_str(), currenttime->tm_year + 1900,
currenttime->tm_mon + 1, currenttime->tm_mday, currenttime->tm_hour, currenttime->tm_min, currenttime->tm_sec);
va_list s;
va_start(s, format);
char rightbuffer[SIZE * 2];
vsnprintf(rightbuffer, sizeof(rightbuffer), format, s);
va_end(s);
char logtxt[SIZE * 2];
snprintf(logtxt, sizeof(logtxt), "%s %s", leftbuffer, rightbuffer);
printLog(level, logtxt);
// printf("%s", logtxt); // 先将日志打印出来
//printf("%d-%d-%d %d:%d:%d\n", currenttime->tm_year + 1900,\
currenttime->tm_mon + 1, currenttime->tm_mday, currenttime->tm_hour, currenttime->tm_min, currenttime->tm_sec);
// tm_year是从1900年开始,tm_mon的range是0~11
// 日志格式默认部分+自定义部分
}
~Log()
{
}
private:
int _printMethod;
std::string _path;
};
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