《unix环境高级编程》通读学习笔记（五）（第13、14章）

第13章精灵进程

13.1引言51Testing软件测试网 n4D0W;r0j\%Y:G

精灵进程（daemon）是生存期长的一种进程。它们常常在系统引导装入时起动，在系统关闭时终止。因为它们没有控制终端，所以说它们是在后台运行的。UNIX系统有很多精灵进程，它们执行日常事物活动。51Testing软件测试网5k7SN*d@&x q1@

13.2精灵进程的特征51Testing软件测试网^2C^
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所有精灵进程都以超级用户（用户ID为0）的优先权运行。没有一个精灵进程具有控制终端—终端名称设置为问号（？）、终端前台进程组ID设置为-1。缺少控制终端可能是精灵进程调用了setsid的结果。除update以外的所有精灵进程都是进程组的首进程，对话期的首进程，而且是这些进程组和对话期中的唯一进程。update是它所在进程组（37）和对话期（37）中的唯一进程，但是该进程组的首进程（可能也是该对话期的首进程）已经终止。最后，应当引起注意的是所有这些精灵进程的父进程都是init进程。51Testing软件测试网J7Z7H L-C

13.3编程规则

在编写精灵进程程序时需遵循一些基本规则，以便防止产生并不希望的交互作用。

(1)首先做的是调用fork，然后使父进程exit。

(2)调用setsid以创建一个新对话期。51Testing软件测试网)]0yy hl/H4k]

(3)将当前工作目录更改为根目录。51Testing软件测试网!D/H:R0h{ R6aT6R

(4)将文件方式创建屏蔽字设置为0。51Testing软件测试网7D+`k&c\fBu-j

(5)关闭不再需要的文件描述符。51Testing软件测试网Z}H8r}l;kpq)z:\.H2q8c

13.4出错记录

  与精灵进程有关的一个问题是如何处理出错消息。因为它没有控制终端，所以不能只是写到标准出错输出上。需要有一个集中的精灵进程出错记录设施。

13.4.1 SVR4流log驱动程序

SVR4提供了一种流设备驱动程序，其界面具有流出错记录，流事件跟踪以及控制台记录功能。图13-1详细给出了这种设施的整个结构。51Testing软件测试网Zf.kf'FG?

有三个记录进程（logger）：出错记录进程、跟踪记录进程以及控制台记录进程。每一条记录消息可以送给其中之一。

13.4.2 4.3+BSD syslog设施51Testing软件测试网 ?$D7|:|9]o

自4.2BSD以来，广泛地应用了BSD syslog设施。大多数精灵进程使用这一设施。图13-2显示了syslog设施的详细组织结构。

13.5客户机-服务器模型

   精灵进程常常用作为服务器进程。确实，图13-2中，可以称syslogd进程为服务器，用户进程（客户机）用UNIX域数据报套接口向其发送消息。

一般而言，服务器是一个进程，它等待客户机与其联系，提出某种类型的服务要求。图13-2中，由syslogd服务器提供的服务是记录出错消息。

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第14章进程间通信

14.1引言51Testing软件测试网3@{8T#KX#jq4J8enz

   第8章说明了进程控制原语并且观察了如何调用多个进程。但是这些进程之间交换信息的唯一方法是经由fork或exec传送打开文件，或通过文件系统。本章将说明进程之间相互通信的其他技术—IPC（InterProcess Communication）。51Testing软件测试网{i/R|nX_;Sg*jZ0g

UNIX IPC已经是而且继续是各种进程通信方式的统称，其中极少能在所有UNIX的实现中进行移植。表14-1列出了不同实现所支持的不同形式的IPC。51Testing软件测试网v@eru,F

本章将讨论经典的IPC；管道、FIFO、消息队列、信号量以及共享存储器。51Testing软件测试网qc@J/v.c

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14.2管道51Testing软件测试网9aL#q+wT v-]

管道是UNIX IPC的最老形式，并且所有UNIX系统都提供此种通信机制，管道有两种限制；

(1)它们是半双工的。数据只能在一个方向上流动。

(2)它们只能在具有公共祖先的进程之间使用。通常，一个管道由一个进程创建，然后该进程调用fork，此后父、子进程之间就可应用该管道。51Testing软件测试网!|a-n2kCo

管道是由调用pipe函数而创建的。

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T*H-d'N3Qo-Xj

#include <unistd.h>51Testing软件测试网{0}ot!YX3TZz(p

int pipe(intfiledes[2]) ;

有两种方法来描绘一个管道，见图14-1。左半图显示了管道的两端在一个进程中相互连接，右半图则说明数据通过内核在管道中流动。51Testing软件测试网 fc Ae.D

单个进程中的管道几乎没有任何用处。通常，调用pipe的进程接着调用fork，这样就创建了从父进程到子进程或反之的IPC通道。图14-2显示了这种情况。

fork之后做什么取决于我们想要有的数据流的方向。对于从父进程到子进程的管道，父进程关闭管道的读端（fd[0]），子进程则关闭写端（fd[1]）。图14-3显示了描述符的最后安排。51Testing软件测试网RUnr~4@7Z9rO

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14.3 popen和pclose函数

因为常见的操作是创建一个连接到另一个进程的管道，然后读其输出或向其发送输入，所以标准I/O库为实现这些操作提供了两个函数popen和pclose。这两个函数实现的操作是：创建一个管道，fork一个子进程，关闭管道的不使用端，exec一个shell以执行命令，等待命令终止。

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#include <stdio.h>51Testing软件测试网ngh fetn

FILE *popen(const *charcmdstring, const char *type);

14.4协同进程

UNIX过滤程序从标准输入读取数据，对其进行适当处理后写到标准输出。几个过滤进程通常在shell管道命令中线性地连接。当同一个程序产生某个过滤程序的输入，同时又读取该过滤程序的输出时，则该过滤程序就成为协同进程(coprocess)。51Testing软件测试网}Fopn'ia:}:g

协同进程的工作方式在C程序中也是非常有用的.51Testing软件测试网U6MKBT

14.5 FIFO51Testing软件测试网Z zK1v&hI5y

    FIFO有时被称为命名管道。管道只能由相关进程使用，它们共同的祖先进程创建了管道。但是，通过FIFO，不相关的进程也能交换数据。51Testing软件测试网me@$f([zuJ

    第14章已经提及FIFO是一种文件类型。创建FIFO类似于创建文件。确实，FIFO的路径名存在于文件系统中。51Testing软件测试网-J&s8Y
pxUD'z

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#include   <sys/types.h>

#include   <sys/stat.h>51Testing软件测试网)?a8gODY7j

int mkfifo(const *charpathname, mode_tmode);51Testing软件测试网,KBJ[\[d

    一旦已经用mkfifo创建了一个FIFO，就可用open打开它。确实，一般的文件I/O函数（close、read、write、unlink等）都可用于FIFO。51Testing软件测试网h(F3^an(I-g z

    FIFO有两种用途：51Testing软件测试网+S$}8P;ey5@{v

    (1) FIFO由shell命令使用以便将数据从一条管道线传送到另一条，为此无需创建中间临时文件。51Testing软件测试网tGE\]

    (2) FIFO用于客户机-服务器应用程序中，以在客户机和服务器之间传递数据。51Testing软件测试网#n:R]9jti
j/w)G

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14.6系统V IPC51Testing软件测试网1A3vT?#Fhe

   三种系统V IPC：消息队列、信号量以及共享存储器之间有很多相似之处。51Testing软件测试网gr/Vtw#i

14.6.1标识符和关键字

每个内核中的IPC结构（消息队列、信号量或共享存储段）都用一个非负整数的标识符(identifier)加以引用。例如，为了对一个消息队列发送或取消息，只需知道其队列标识符。

无论何时创建IPC结构（调用msgget、semget或shmget）,都应指定一个关键字（key），关键字的数据类型由系统规定为key_t，通常在头文件<sys/types.h>中被规定为长整型。关键字由内核变换成标识符。

14.6.2许可权结构

系统V IPC为每一个IPC结构设置了一个ipc_perm结构。该结构规定了许可权和所有者。51Testing软件测试网o2p8XP'?8|:GWbF3^

14.6.3结构限制

14.6.4优点和缺点

系统V IPC的主要问题是；IPC结构是在系统范围内起作用的，没有访问计数。

系统V IPC的另一个问题是；这些IPC结构并不按名字为文件系统所知。我们不能用第3、4章中所述的函数来存取它们或修改它们的特性。为了支持它们不得不增加了十多个全新的系统调用（msgget、semop、shmat等）。我们不能用ls命令见到它们，不能用rm命令删除它们，不能用chmod命令更改它们的存取权。于是，也不得不增加了全新的命令ipcs和ipcrm。

因为这些IPC不使用文件描述符，所以不能对它们使用多路转接I/O函数：select和poll。这就使得一次使用多个IPC结构，以及用文件或设备I/O来使用IPC结构很难做到。51Testing软件测试网Mt xx*uH8p%},vG

14.7消息队列51Testing软件测试网(]&Y.T6rc;Q1VW

消息队列是消息的链接表,存放在内核中并由消息队列标识符标识。我们将称消息队列为“队列”，其标识符为“队列ID”。msgget用于创建一个新队列或打开一个现存的队列。msgsnd用于将新消息添加到队列尾端。msgrcv用于从队列中取消息。我们并不一定要以先进先出次序取消息，也可以按消息的类型字段取消息。

每个队列都有一个msqid_ds结构与其相关。此结构规定了队列的当前状态。51Testing软件测试网|~H;[ L u

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/msg.h>

int msgget(key_tkey, int flag);51Testing软件测试网5Szs"f.pn!a*b

                             返回：若成功则为消息队列ID，若出错则为-1

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msgctl函数对队列执行多种操作。它以及另外两个与信号量和共享存储有关的函数(semctl和shmctl)是系统V IPC的类似于ioctl的函数（亦即垃圾桶函数）。51Testing软件测试网eN:PY,t|'E

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#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/msg.h>

int msgctl(intmsqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

                                          返回：若成功则为0，出错则为-151Testing软件测试网C_%CK4tx]R

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调用msgsnd将数据放到消息队列上。

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#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>51Testing软件测试网:`.w W,@Qb
_

#include <sys/msg.h>

int msgsnd(intmsqid, const void *ptr, size_tnbytes, int flag)51Testing软件测试网x%r$Q5y\+^Q)g4KL

                                         返回：若成功则为0，若出错则为-1

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------51Testing软件测试网 {4Y~2Vpjkz

msgrcv从队列中取用消息。51Testing软件测试网u`8p&HS,^`D

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#include <sys/types.h>51Testing软件测试网4t2t2q L M

#include <sys/ipc.h>51Testing软件测试网7M!} H8Do2qvI

#include <sys/msg.h>

int msgrcv(intmsqid, void * ptr , size_t nbytes, long type, int flag);

                           返回：若成功则为消息数据部分的长度，若出错则为-1

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------51Testing软件测试网 ~.j^r3x|3m

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