進(jìn)程間通訊機(jī)制

1、進(jìn)程間通訊機(jī)制進(jìn)程在核心的協(xié)調(diào)下進(jìn)行相互間的通訊。 Linux 支持大量進(jìn)程間通訊 (IPC) 機(jī)制。除了信號(hào)和管道外，Linux還支持Unix系統(tǒng)V中的IPC機(jī)制。信號(hào)是 Unix 系統(tǒng)中的最古老的進(jìn)程間通訊方式。它們用來向一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程發(fā) 送異步事件信號(hào)。 信號(hào)可以從鍵盤中斷中產(chǎn)生， 另外進(jìn)程對(duì)虛擬內(nèi)存的非法存取 等系統(tǒng)錯(cuò)誤環(huán)境下也會(huì)有信號(hào)產(chǎn)生。 信號(hào)還被 shell 程序用來向其子進(jìn)程發(fā)送任 務(wù)控制命令。系統(tǒng)中有一組被詳細(xì)定義的信號(hào)類型， 這些信號(hào)可以由核心或者系統(tǒng)中其它具有 適當(dāng)權(quán)限的進(jìn)程產(chǎn)生。使用kill命令(kill -I)可以列出系統(tǒng)中所有已經(jīng)定義的 信號(hào)。在我的系統(tǒng) (Inte

2、l 系統(tǒng))上運(yùn)行結(jié)果如下：1) SIGHUP2) SIGINT3) SIGQUIT4) SIGILL5) SIGTRAP6) SIGIOT7) SIGBUS8) SIGFPE9) SIGKILL10) SIGUSR111) SIGSEGV12) SIGUSR213) SIGPIPE14) SIGALRM15) SIGTERM17) SIGCHLD18) SIGCONT19) SIGSTOP20) SIGTSTP21) SIGTTIN22) SIGTTOU23) SIGURG24) SIGXCPU25) SIGXFSZ26) SIGVTALRM27) SIGPROF28) SIGWINCH29)

3、 SIGIO30) SIGPWR當(dāng)我在Alpha AXP中運(yùn)行此命令時(shí)，得到了不同的信號(hào)個(gè)數(shù)。除了兩個(gè)信號(hào)外， 進(jìn)程可以忽略這些信號(hào)中的絕大部分。其一是引起進(jìn)程終止執(zhí)行的SIGSTOP言號(hào), 另一個(gè)是引起進(jìn)程退出的SIGKILL信號(hào)。至于其它信號(hào)，進(jìn)程可以選擇處理它 們的具體方式。 進(jìn)程可以阻塞信號(hào)， 如若不阻塞， 則可以在自行處理此信號(hào)和將 其轉(zhuǎn)交核心處理之間作出選擇。 如果由核心來處理此信號(hào)， 它將使用對(duì)應(yīng)此信號(hào) 的缺省處理方法。 比如當(dāng)進(jìn)程接收到SIGFPE浮點(diǎn)數(shù)異常)時(shí)，核心的缺省操作 是引起core dump和進(jìn)程的退出。信號(hào)沒有固有的相對(duì)優(yōu)先級(jí)。如果在同一時(shí)刻 對(duì)于一個(gè)進(jìn)程產(chǎn)生了兩

4、個(gè)信號(hào)，則它們將可能以任意順序到達(dá)進(jìn)程并進(jìn)行處理。同時(shí) Linux 并不提供處理多個(gè)相同類型信號(hào)的方式。 即進(jìn)程無法區(qū)分它是收到了1個(gè)還是42個(gè)SIGCON信號(hào)。Linux 通過存儲(chǔ)在進(jìn)程 task_struct 中的信息來實(shí)現(xiàn)信號(hào)。 信號(hào)個(gè)數(shù)受到處理器 字長(zhǎng)的限制。 32位字長(zhǎng)的處理器最多可以有 32個(gè)信號(hào)而 64位處理器如 Alpha AXP 可以有最多 64 個(gè)信號(hào)。當(dāng)前未處理的信號(hào)保存在 signal 域中，并帶有保存在 blocked中的被阻塞信號(hào)的屏蔽碼。除了 SIGSTO味口 SIGKILL外，所有的信號(hào)都 能被阻塞。 當(dāng)產(chǎn)生可阻塞信號(hào)時(shí)， 此信號(hào)可以保持一直處于待處理狀態(tài)直到阻

5、塞 釋放。 Linux 保存著每個(gè)進(jìn)程處理每個(gè)可能信號(hào)的信息，它們保存在每個(gè)進(jìn)程 task_struct 中的 sigaction 數(shù)組中。 這些信息包括進(jìn)程希望處理的信號(hào)所對(duì)應(yīng) 的過程地址，或者指示是忽略信號(hào)還是由核心來處理它的標(biāo)記。通過系統(tǒng)調(diào)用， 進(jìn)程可以修改缺省的信號(hào)處理過程， 這將改變某個(gè)信號(hào)的 sigaction 以及阻塞屏 蔽碼。并不是系統(tǒng)中每個(gè)進(jìn)程都可以向所有其它進(jìn)程發(fā)送信號(hào)： 只有核心和超級(jí)用戶具 有此權(quán)限。普通進(jìn)程只能向具有相同 uid 和 gid 的進(jìn)程或者在同一進(jìn)程組中的進(jìn) 程發(fā)送信號(hào)。信號(hào)是通過設(shè)置 task_struct 結(jié)構(gòu)中 signal 域里的某一位來產(chǎn)生 的。

6、如果進(jìn)程沒有阻塞信號(hào)并且處于可中斷的等待狀態(tài)，則可以將其狀態(tài)改成 Running,同時(shí)如確認(rèn)進(jìn)程還處在運(yùn)行隊(duì)列中，就可以通過信號(hào)喚醒它。這樣系 統(tǒng)下次發(fā)生調(diào)度時(shí)， 調(diào)度管理器將選擇它運(yùn)行。 如果進(jìn)程需要缺省的信號(hào)處理過 程，則Linux可以優(yōu)化對(duì)此信號(hào)的處理。例如 SIGWINCHX窗口的焦點(diǎn)改變）信 號(hào)，其缺省處理過程是什么也不做。信號(hào)并非一產(chǎn)生就立刻交給進(jìn)程，而是必須等待到進(jìn)程再次運(yùn)行時(shí)才交給進(jìn)程。 每次進(jìn)程從系統(tǒng)調(diào)用中退出前，它都會(huì)檢查 signal 和 blocked 域，看是否有可 以立刻發(fā)送的非阻塞信號(hào)。 這看起來非常不可靠， 但是系統(tǒng)中每個(gè)進(jìn)程都在不停 地進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用， 如向終端

7、輸出字符。 當(dāng)然進(jìn)程可以選擇去等待信號(hào)， 此時(shí)進(jìn)程 將一直處于可中斷狀態(tài)直到信號(hào)出現(xiàn)。對(duì)當(dāng)前不可阻塞信號(hào)的處理代碼放置在 sigaction 結(jié)構(gòu)中。如果信號(hào)的處理過程被設(shè)置成缺省則由核心來應(yīng)付它。SIGSTOP言號(hào)的缺省處理過程是將當(dāng)前進(jìn)程的狀態(tài)改變成為 Stopped 并運(yùn)行調(diào)度管理器以選擇一個(gè)新進(jìn) 程繼續(xù)運(yùn)行。SIGFPE勺缺省處理過程則是引起core dump并使進(jìn)程退出。當(dāng)然， 進(jìn)程可以定義其自身的信號(hào)處理過程。 一旦信號(hào)產(chǎn)生， 這個(gè)過程就將被調(diào)用。 它 的地址存儲(chǔ)在 sigaction 結(jié)構(gòu)中。核心必須調(diào)用進(jìn)程的信號(hào)處理例程， 具體如何 去做依賴于處理器類型，但是所有的CPU必須處

8、理這個(gè)問題：如果信號(hào)產(chǎn)生時(shí)， 當(dāng)前進(jìn)程正在核心模式下運(yùn)行并且馬上要返回調(diào)用核心或者系統(tǒng)例程的進(jìn)程， 而 該進(jìn)程處在用戶模式下。 解決這個(gè)問題需要操縱進(jìn)程的堆棧及寄存器。 進(jìn)程的程 序計(jì)數(shù)器被設(shè)置成其信號(hào)處理過程的地址， 而參數(shù)通過調(diào)用框架或者寄存器傳遞 到處理例程中。當(dāng)進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行時(shí)，信號(hào)處理例程好象普通的函數(shù)調(diào)用一樣。Linux是POSIX兼容的，所以當(dāng)某個(gè)特定信號(hào)處理例程被調(diào)用時(shí)，進(jìn)程可以設(shè)定 哪個(gè)信號(hào)可以阻塞。這意味著可以在進(jìn)程信號(hào)處理過程中改變 blocked 屏蔽碼。 當(dāng)信號(hào)處理例程結(jié)束時(shí)，此 blocked 屏蔽碼必須設(shè)置成原有值。 因此， Linux 添加了一個(gè)過程調(diào)用來進(jìn)行整理

9、工作， 通過它來重新設(shè)置被發(fā)送信號(hào)進(jìn)程調(diào)用棧中的原有blocked屏蔽碼。對(duì)于同一時(shí)刻幾個(gè)信號(hào)處理過程，Linux通過堆棧 方式來優(yōu)化其使用，每當(dāng)一個(gè)處理過程退出時(shí)，下一個(gè)處理過程必須等到整理例 程結(jié)束后才執(zhí)行。管道般的Linux shell 程序都允許重定向。如$ Is | pr | lpr在這個(gè)管道應(yīng)用中，ls列當(dāng)前目錄的輸出被作為標(biāo)準(zhǔn)輸入送到 pr程序中，而pr 的輸出又被作為標(biāo)準(zhǔn)輸入送到lpr程序中。管道是單向的字節(jié)流，它將某個(gè)進(jìn)程 的標(biāo)準(zhǔn)輸出連接到另外進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸入。但是使用管道的進(jìn)程都不會(huì)意識(shí)到重定 向的存在，并且其執(zhí)行結(jié)果也不會(huì)有什么不同。shell程序負(fù)責(zé)在進(jìn)程間建立臨時(shí)的管道

10、。Prxm 2filefileP IpeWe iteOperationsPipeRe sriOpersti cm百i管道在 Linux 中，管道是通過指向同一個(gè)臨時(shí) VFS inode 的兩個(gè) file 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí) 現(xiàn)的，此VFS in ode指向內(nèi)存中的一個(gè)物理頁面。圖 5.1中每個(gè)file 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 指向不同的文件操作例程向量，一個(gè)是實(shí)現(xiàn)對(duì)管道的寫，另一個(gè)從管道中讀。這樣就隱藏了讀寫管道和讀寫普通的文件時(shí)系統(tǒng)調(diào)用的差別。 當(dāng)寫入進(jìn)程對(duì)管道 寫時(shí)，字節(jié)被拷貝到共享數(shù)據(jù)頁面中， 當(dāng)讀取進(jìn)程從管道中讀時(shí)， 字節(jié)從共享數(shù) 據(jù)頁面中拷貝出來。 Linux 必須同步對(duì)管道的訪問。它必須保證讀者和寫者

11、以確 定的步驟執(zhí)行，為此需要使用鎖、等待隊(duì)列和信號(hào)等同步機(jī)制。當(dāng)寫者想對(duì)管道寫入時(shí)， 它使用標(biāo)準(zhǔn)的寫庫(kù)函數(shù)。 表示打開文件和打開管道的描 敘符用來對(duì)進(jìn)程的 file 數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)集合進(jìn)行索引。 Linux 系統(tǒng)調(diào)用使用由管道 file 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指向的 write 過程。這個(gè) write 過程用保存在表示管道的 VFSinode 中的信息來管理寫請(qǐng)求。如果沒有足夠的空間容納對(duì)所有寫入管道的數(shù)據(jù)， 只要管道沒有被讀者加鎖。 則 Linux 為寫者加鎖， 并把從寫入進(jìn)程地址空間中寫入的字節(jié)拷貝到共享數(shù)據(jù)頁面 中去。如果管道被讀者加鎖或者沒有足夠空間存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，當(dāng)前進(jìn)程將在管道 inode 的等待隊(duì)列中睡

12、眠，同時(shí)調(diào)度管理器開始執(zhí)行以選擇其它進(jìn)程來執(zhí)行。如 果寫入進(jìn)程是可中斷的， 則當(dāng)有足夠的空間或者管道被解鎖時(shí)， 它將被讀者喚醒。 當(dāng)數(shù)據(jù)被寫入時(shí)，管道的 VFSinode 被解鎖，同時(shí)任何在此 inode 的等待隊(duì)列上 睡眠的讀者進(jìn)程都將被喚醒。從管道中讀出數(shù)據(jù)的過程和寫入類似。進(jìn)程允許進(jìn)行非阻塞讀 （這依賴于它們打開文件或者管道的方式） ，此時(shí)如果沒 有數(shù)據(jù)可讀或者管道被加鎖， 則返回錯(cuò)誤信息表明進(jìn)程可以繼續(xù)執(zhí)行。阻塞方 式則使讀者進(jìn)程在管道 inode 的等待隊(duì)列上睡眠直到寫者 進(jìn)程結(jié)束。當(dāng)兩個(gè)進(jìn) 程對(duì)管道的使用結(jié)束時(shí)，管道 inode 和共享數(shù)據(jù)頁面將同時(shí)被遺棄。Linux還支持命名管道

13、（named pipe），也就是FIFO管道，因?yàn)樗偸前凑障冗M(jìn) 先出的原則工作。第一個(gè)被寫入 的數(shù)據(jù)將首先從管道中讀出來。和其它管道不 一樣，F(xiàn)IFO管道不是臨時(shí)對(duì)象，它們是文件系統(tǒng)中的實(shí)體并且 可以通過mkfifo 命令來創(chuàng)建。進(jìn)程只要擁有適當(dāng)?shù)臋?quán)限就可以自由使用 FIFO管道。打開FIFO 管道的方式稍有不同。 其它管道需要先創(chuàng)建（它的兩個(gè) file 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， VFSinode 和共享數(shù)據(jù)頁面）而FIFO管道已經(jīng)存在，只需要由使用者打開與關(guān)閉。在寫者 進(jìn)程打開它之前，Linux必須讓讀者進(jìn)程先打開此 FIFO管道；任何讀者進(jìn)程從 中讀取之前必須有寫者進(jìn)程向其寫入數(shù)據(jù)。FIFO管道的使用

14、方法與普通管道基 本相同，同時(shí)它們使用相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作。套接口系統(tǒng) V IPC 機(jī)制Linux支持Unix系統(tǒng)V( 1983)版本中的三種進(jìn)程間通訊機(jī)制。它們是消息隊(duì)列、 信號(hào)燈以及共享內(nèi)存。這些系統(tǒng) VIPC機(jī)制使用共同的授權(quán)方法。只有通過系統(tǒng) 調(diào)用將標(biāo)志符傳遞給核心之后，進(jìn)程才能存取這些資源。這些系統(tǒng)VIPC對(duì)象使用與文件系統(tǒng)非常類似的訪問控制方式。對(duì)象的引用標(biāo)志符被用來作為資源表中 的索引。這個(gè)索引值需要一些處理后才能得到。系統(tǒng)中所有系統(tǒng)V IPC對(duì)象的Linux數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含一個(gè)ipc_perm結(jié)構(gòu)，它含有 進(jìn)程擁有者和創(chuàng)建者及組標(biāo)志符。另外還有對(duì)此對(duì)象(擁有者，組及其它)的存 取模式

15、以及IPC對(duì)象鍵。此鍵值被用來定位系統(tǒng) VIPC對(duì)象的引用標(biāo)志符。這樣 的鍵值一共有兩組：公有與私有。如果此鍵為公有，則系統(tǒng)中任何接受權(quán)限檢查 的進(jìn)程都可以找到系統(tǒng) VIPC對(duì)象的引用標(biāo)志符。系統(tǒng) VIPC對(duì)象絕不能用一個(gè) 鍵值來引用，而只能使用引用標(biāo)志符。消息隊(duì)列消息隊(duì)列允許一個(gè)或者多個(gè)進(jìn)程向它寫入與讀取消息。Linux維護(hù)著一個(gè)msgque 消息隊(duì)列鏈表，其中每個(gè)元素指向一個(gè)描敘消息隊(duì)列的msqid_ds結(jié)構(gòu)。當(dāng)創(chuàng)建 新的消息隊(duì)列時(shí)，系統(tǒng)將從系統(tǒng)內(nèi)存中分配一個(gè)msqid_ds結(jié)構(gòu)，同時(shí)將其插入到數(shù)組中。JTTEg um系統(tǒng)V IPC消息隊(duì)列每個(gè)msqid_ds結(jié)構(gòu)包含一個(gè)ipc_perm結(jié)

16、構(gòu)和指向已經(jīng)進(jìn)入此隊(duì)列消息的指針 另外，Linux保留有關(guān)隊(duì)列修改時(shí)間信息，如上次系統(tǒng)向隊(duì)列中寫入的時(shí)間等。 msqid_ds包含兩個(gè)等待隊(duì)列：一個(gè)為隊(duì)列寫入進(jìn)程使用而另一個(gè)由隊(duì)列讀取進(jìn) 程使用。每次進(jìn)程試圖向?qū)懭腙?duì)列寫入消息時(shí)， 系統(tǒng)將把其有效用戶和組標(biāo)志符與此隊(duì)列 的 ipc_perm 結(jié)構(gòu)中的模式進(jìn)行比較。如果允許寫入操作，則把此消息從此進(jìn)程 的地址空間拷貝到msg數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，并放置到此消息隊(duì)列尾部。由于 Linux嚴(yán) 格限制可寫入消息的個(gè)數(shù)和長(zhǎng)度， 隊(duì)列中可能容納不下這個(gè)消息。 此時(shí)， 此寫入 進(jìn)程將被添加到這個(gè)消息隊(duì)列的等待隊(duì)列中， 同時(shí)調(diào)用調(diào)度管理器選擇新進(jìn)程運(yùn) 行。當(dāng)由消息從此隊(duì)

17、列中釋放時(shí)，該進(jìn)程將被喚醒。從隊(duì)列中讀的過程與之類似。 進(jìn)程對(duì)這個(gè)寫入隊(duì)列的訪問權(quán)限將被再次檢驗(yàn)。 讀 取進(jìn)程將選擇隊(duì)列中第一個(gè)消息 (不管是什么類型) 或者第一個(gè)某特定類型的消 息。如果沒有消息可以滿足此要求，讀取進(jìn)程將被添加 到消息隊(duì)列的讀取等待 隊(duì)列中，然后系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度管理器。 當(dāng)有新消息寫入隊(duì)列時(shí)， 進(jìn)程將被喚醒繼續(xù) 執(zhí)行。信號(hào)燈信號(hào)燈最簡(jiǎn)單的形式是某個(gè)可以被多個(gè)進(jìn)程檢驗(yàn)和設(shè)置 (test&set) 的內(nèi)存單元。 這個(gè)檢驗(yàn)與設(shè)置操作對(duì)每個(gè)進(jìn)程而言是不可中斷或者說是一個(gè)原子性操作； 一旦 啟動(dòng)誰也終止不了。檢驗(yàn)與設(shè)置操作的結(jié)果是信號(hào)燈當(dāng)前值加 1， 這個(gè)值可以 是正數(shù)也可以是負(fù)數(shù)

18、。 根據(jù)這個(gè)操作的結(jié)果， 進(jìn)程可能可以一直睡眠到此信號(hào)燈 的值被另一個(gè)進(jìn)程更改為止。信號(hào)燈可用來實(shí)現(xiàn)臨界區(qū) (critical region) ：某 一時(shí)刻在此區(qū)域內(nèi)的代碼只能被一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行。如果你有多個(gè)協(xié)作進(jìn)程從一個(gè)數(shù)據(jù)文件中讀取與寫入記錄。 有時(shí)你可能需要這些 文件訪問遵循嚴(yán)格的訪問次序。 那么可在文件操作代碼上使用一個(gè)初始值為 1 的信號(hào)燈，它帶有兩個(gè)信號(hào)燈操作，一個(gè)檢驗(yàn)并對(duì)信號(hào)燈 值減 1，而另一個(gè)檢 驗(yàn)并加 1。第一個(gè)訪問文件的進(jìn)程將試圖將信號(hào)燈值減 1，如果獲得成功則信號(hào) 燈值變成了 0 。此進(jìn)程于是開始使用這個(gè)數(shù)據(jù)文件， 但是此時(shí)如果另一進(jìn)程也想 將信號(hào)燈值減 1，則信號(hào)燈值將為

19、 -1 ，這次操作將會(huì)失敗。它將掛起執(zhí)行直到第 一個(gè)進(jìn)程完成對(duì)此數(shù)據(jù)文件的使用。 此時(shí)這個(gè)等待進(jìn)程將被喚醒， 這次它對(duì)信號(hào) 燈的操作將成功。系統(tǒng)V IPC信號(hào)燈每個(gè)系統(tǒng)V IPC信號(hào)燈對(duì)象對(duì)應(yīng)一個(gè)信號(hào)燈數(shù)組，Linux使用semid_ds結(jié)構(gòu)來 表示。系統(tǒng)中所有semid_ds結(jié)構(gòu)由一組semary指針來指示。在每個(gè)信號(hào)燈數(shù)組 中有一個(gè)sem_nsem§它表示一個(gè)由sem_base指向的sem結(jié)構(gòu)。授權(quán)的進(jìn)程可 以使用系統(tǒng)調(diào)用來操縱這些包含系統(tǒng) V ipC信號(hào)燈對(duì)象的信號(hào)燈數(shù)組。這個(gè)系統(tǒng) 調(diào)用可以定義許多種操作，每個(gè)操作用三個(gè)輸入來描敘：信號(hào)燈索引、操作值和 一組標(biāo)志。信號(hào)燈索引是一

20、個(gè)信號(hào)燈數(shù)組的索引，而操作值是將被加到信號(hào)燈上 的數(shù)值。首先Linux將檢查是否所有操作已經(jīng)成功。如果操作值與信號(hào)燈當(dāng)前數(shù) 值相加大于0,或者操作值與信號(hào)燈當(dāng)前值都是 0,操作將會(huì)成功。如果所有信 號(hào)燈操作失敗，Linux僅僅會(huì)把那些操作標(biāo)志沒有要求系統(tǒng)調(diào)用為非阻塞類型的 進(jìn)程掛起。進(jìn)程掛起后，Linux必須保存信號(hào)燈操作的執(zhí)行狀態(tài)并將當(dāng)前進(jìn)程放 入等待隊(duì)列。系統(tǒng)還在堆棧上建立sem_queue結(jié)構(gòu)并填充各個(gè)域。這個(gè)sem_queue 結(jié)構(gòu)將被放到此信號(hào)燈對(duì)象等待隊(duì)列的尾部(使用sem_pending和sem_pendingast指針)。系統(tǒng)把當(dāng)前進(jìn)程置入 sem_queue結(jié)構(gòu)中的等待隊(duì)列(

21、sleeper)中,然后啟動(dòng)調(diào)度管理器選擇其它進(jìn)程運(yùn)行。一如果所有這些信號(hào)燈操作都成功則無需掛起當(dāng)前進(jìn)程，Linux將對(duì)信號(hào)燈數(shù)組中的其他成員進(jìn)行相同操作，然后檢查那些處于等待或者掛起狀態(tài)的進(jìn)程。首先， Linux將依次檢查掛起隊(duì)列(sem_pending)中的每個(gè)成員，看信號(hào)燈操作能否繼 續(xù)。如果可以則將其sem_queue結(jié)構(gòu)從掛起鏈表中刪除并對(duì)信號(hào)燈數(shù)組發(fā)出信號(hào) 燈操作。Linux還將喚醒處于睡眠狀態(tài)的進(jìn)程并使之成為下一個(gè)運(yùn)行的進(jìn)程。如 果在對(duì)掛起隊(duì)列的遍歷過程中有的信號(hào)燈操作不能完成則Linux將一直重復(fù)此過程，直到所有信號(hào)燈操作完成且沒有進(jìn)程需要繼續(xù)睡眠。但是信號(hào)燈的使用可能產(chǎn)生一個(gè)

22、嚴(yán)重的問題： 死鎖。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)時(shí)它 改變了信號(hào)燈的值而離開臨界區(qū)時(shí)由于運(yùn)行失敗或者被 kill 而沒有改回信號(hào)燈 時(shí)，死鎖將會(huì)發(fā)生。 Linux 通過維護(hù)一組描敘信號(hào)燈數(shù)組變化的鏈表來防止該現(xiàn) 象的發(fā)生。它的具體做法是讓 Linux 將把此信號(hào)燈設(shè)置為進(jìn)程對(duì)其進(jìn)行操作前的 狀態(tài)。這些狀態(tài)值被保存在使用該信號(hào)燈數(shù)組進(jìn)程的 semid_ds 和 task_struct 結(jié)構(gòu)的sem_undo結(jié)構(gòu)中。信號(hào)燈操作將迫使系統(tǒng)對(duì)它引起的狀態(tài)變化進(jìn)行維護(hù)。 Linux 為每個(gè)進(jìn)程維護(hù)至 少一個(gè)對(duì)應(yīng)于信號(hào)燈數(shù)組的sem_u ndo結(jié)構(gòu)。如果請(qǐng)求進(jìn)行信號(hào)燈操作的進(jìn)程沒 有該結(jié)構(gòu)，則必要時(shí) Linux

23、會(huì)為其創(chuàng)建一個(gè)。這個(gè) sem_undo 結(jié)構(gòu)將同時(shí)放入此 進(jìn)程的 task_struct 結(jié)構(gòu)和此信號(hào)燈數(shù)組的 semid_ds 結(jié)構(gòu)中。當(dāng)對(duì)信號(hào)燈進(jìn)行 操作時(shí)，信號(hào)燈變化值的負(fù)數(shù)被置入進(jìn)程的sem_u ndo纟吉構(gòu)中該信號(hào)的入口中。所以當(dāng)操作值為 2 時(shí)，則此信號(hào)燈的調(diào)整入口中將加入一個(gè) -2。象正常退出一樣，當(dāng)進(jìn)程被刪除時(shí)，Linux將遍歷該進(jìn)程的sem_undo集合對(duì)信 號(hào)燈數(shù)組使用調(diào)整值。如果信號(hào)燈集合被刪除而 sem_u ndo數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還在進(jìn)程的 task_struct 結(jié)構(gòu)中則此信號(hào)燈數(shù)組標(biāo)志符將被置為無效。此時(shí) 信號(hào)燈清除代 碼只需丟棄sem_undo結(jié)構(gòu)即可。共享內(nèi)存共享內(nèi)存允

24、許一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程通過同時(shí)出現(xiàn)在它們虛擬地址空間中的內(nèi)存來通 訊。此虛擬內(nèi)存的頁面出現(xiàn)在每個(gè)共享進(jìn)程頁表中。 但此頁面并不一定位于所有 共享進(jìn)程虛擬內(nèi)存的相同位置。和其它系統(tǒng)V IPC 對(duì)象的使用方法一樣，對(duì)共享內(nèi)存區(qū)域的訪問是通過鍵和訪問權(quán)限檢驗(yàn)來控制的。 一旦內(nèi)存被共享， 則再不會(huì) 檢驗(yàn)進(jìn)程對(duì)對(duì)象的使用方式。它依賴于其它機(jī)制，如系統(tǒng)V信號(hào)燈，來同步對(duì)共 享內(nèi)存的訪問。shmid de系統(tǒng)V IPC共享內(nèi)存每個(gè)新創(chuàng)建的共享內(nèi)存區(qū)域由一個(gè) shmid_ds數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示。它們被保存再 shm_segs數(shù)組中。shmid_ds數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描敘共享內(nèi)存的大小，進(jìn)程如何使用以及 共享內(nèi)存映射到其各自地址空間的方式。由共享內(nèi)存創(chuàng)建者控制對(duì)此內(nèi)存的存取 權(quán)限以及其鍵是公有還是私有。如果它由足夠權(quán)限，它還可以將此共享內(nèi)存加載 到物理內(nèi)存中。每個(gè)使