Unix程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第三講

1、Unix程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第三講2004-2-101Reviews of last class進(jìn)程獨(dú)立地址空間的指令序列五種狀態(tài)基本狀態(tài)：新建，就緒，運(yùn)行，睡眠，僵死狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖進(jìn)程ID，子進(jìn)程，父進(jìn)程Unix下的多進(jìn)程編程fork與execve：進(jìn)程的創(chuàng)建與程序的運(yùn)行wait,waitpid：回收子進(jìn)程的退出狀態(tài)2Reviews of last class信號(hào)是Unix操作系統(tǒng)用來(lái)通知進(jìn)程發(fā)生了某種事件的一種手段。也稱(chēng)為軟件中斷幾個(gè)常用的信號(hào)信號(hào)編程signal與sigaction：改變信號(hào)動(dòng)作alarm：設(shè)置鬧鐘不可重入函數(shù)：在函數(shù)返回之前不可再次被調(diào)用，如printf，malloc。3信號(hào)編程

2、（續(xù)）功能更強(qiáng)的改變信號(hào)動(dòng)作函數(shù)：sigaction。解決早期signal函數(shù)的不可靠問(wèn)題：在信號(hào)處理過(guò)程中再次收到這個(gè)信號(hào)怎么辦？一般情況下用不到，請(qǐng)自己看書(shū)。發(fā)送信號(hào)函數(shù)kill與raise。函數(shù)原型：#include int kill(pid_t pid, int sig);int raise(int sig);4信號(hào)的發(fā)送kill給進(jìn)程號(hào)為pid的進(jìn)程發(fā)送一個(gè)sig信號(hào)pid 0：發(fā)送給進(jìn)程ID為pid的進(jìn)程pid = 0：發(fā)送給與自己同組，并且自己有權(quán)限向其發(fā)送的進(jìn)程pid -1：發(fā)送給進(jìn)程組ID為-pid的進(jìn)程，并且自己有權(quán)限向其發(fā)送的進(jìn)程pid = -1：所有自己有權(quán)限向其發(fā)送信

3、號(hào)的進(jìn)程5信號(hào)的發(fā)送raise調(diào)用給自己發(fā)關(guān)一個(gè)sig信號(hào)。因此，raise(sig);等價(jià)于kill(getpid(), sig);發(fā)送信號(hào)的shell命令：kill。在默認(rèn)情況下發(fā)送的是SIGTERM信號(hào)$ kill 12345 等價(jià)于 $ kill TERM 12345，都是向進(jìn)程12345發(fā)送一個(gè)SIGTERM信號(hào)。$ kill KILL 12345，向進(jìn)程12345發(fā)送一個(gè)SIGKILL信號(hào)6信號(hào)的屏蔽在一段時(shí)間內(nèi)屏蔽掉某些信號(hào)，讓當(dāng)前進(jìn)程接收不到這些信號(hào)。與忽略信號(hào)（remember？）不同，被屏蔽的信號(hào)會(huì)被保存起來(lái)（但不排隊(duì)），在屏蔽解除后會(huì)被進(jìn)程收到。注意一點(diǎn)：一般情況下用si

4、gnal函數(shù)設(shè)置信號(hào)動(dòng)作，在某信號(hào)處理過(guò)程中，該信號(hào)是被屏蔽的。7實(shí)例：SIGCHLD信號(hào)不詳細(xì)講關(guān)于信號(hào)屏蔽的系統(tǒng)調(diào)用，因?yàn)椴皇呛苤匾?，而且?nèi)容太多。但我想通過(guò)一個(gè)例子來(lái)讓大家了解信號(hào)屏蔽：某個(gè)進(jìn)程通過(guò)調(diào)用fork創(chuàng)建多個(gè)子進(jìn)程： for (i = 0; i n; i+) if (pid = fork() = 0) break; 8實(shí)例：SIGCHLD信號(hào)當(dāng)父進(jìn)程給束之前，必須調(diào)用wait來(lái)回收子進(jìn)程的退出狀態(tài)，如： for (i = 0; i 0) ; 13進(jìn)程間通信（IPC）著名Unix與網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)家Richard Stevens，有多本Unix著作，本本經(jīng)典。Advanced Progra

5、mming In the Unix Environment (APUE)TCP/IP Illustrated volume 1, 2, 3Unix Network Programming (UNP) volume 1, 21999年9月30號(hào)去世TT，UNP volume 3沒(méi)有寫(xiě)完。14進(jìn)程間通信（IPC）UNP volume 2：用了一本書(shū)來(lái)講IPC所以，我不可能在半節(jié)課之內(nèi)涵蓋IPC的各個(gè)方面，只能講一些最基本，也是最重要的：管道通信FIFO通信15管道通信最古老的Unix IPC工具，一個(gè)進(jìn)程從管道一頭寫(xiě)數(shù)據(jù)，另一個(gè)進(jìn)程從管道另一頭讀數(shù)據(jù)。相通信方式是單向的。（演示shell下的管道通

6、信）先了解一下進(jìn)程創(chuàng)建過(guò)程中文件描述字的繼承。16單個(gè)進(jìn)程打開(kāi)兩個(gè)文件17fork之后18管道通信創(chuàng)建管道pipe函數(shù)原型：#include int pipe(int fdes2); pipe函數(shù)成功后，內(nèi)核打開(kāi)兩個(gè)文件描述字fdes0，fdes1。fdes0輸入端，fdes1為輸出端。19當(dāng)進(jìn)程調(diào)用了pipe20fork被調(diào)用后21兩個(gè)進(jìn)程分別關(guān)閉一個(gè)端22int main(void) pid_t pid; int fdes2; if (pipe(fdes) 0) perror(“pipe”); exit(1); if (pid = fork() 0) close(fdes0); write

7、(fdes1, “Hmmmmmmmmmmm”, 12); /* 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 */ else char buf4096; ssize_t n; close(fdes1) n = read(fdes0, buf, 4096); if (n = 0) bufn = 0; printf(“%sn”, buf); return 0;23管道破裂如果一個(gè)管道的讀端已經(jīng)關(guān)閉，進(jìn)程還繼續(xù)向?qū)懚藢?xiě)數(shù)據(jù)，如： pipe(fdes); close(fdes0); write(fdes1, “Let me die”, 10); 則進(jìn)程會(huì)收到一個(gè)SIGPIPE信號(hào)，表示管道破裂。默認(rèn)

8、動(dòng)作為結(jié)束進(jìn)程。讀一個(gè)寫(xiě)端已經(jīng)關(guān)閉的管道則read返回0。24FIFO通信FIFO是一種特殊設(shè)備文件，又稱(chēng)為有名管道。操作方法與普通文件相同。對(duì)于普通文件，我們可以從文件任一位置讀數(shù)據(jù)，也可以從任一位置寫(xiě)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)讀完不會(huì)消失。但對(duì)FIFO來(lái)說(shuō)，我們只能從文件頭讀數(shù)據(jù)，從文件尾寫(xiě)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)被某進(jìn)程讀走之后就會(huì)消失。（實(shí)例演示）25FIFO相關(guān)的調(diào)用和shell命令創(chuàng)建設(shè)備文件FIFO：mkfifo 函數(shù)原型： #include #include int mkfifo(const char *, mode_t mode);shell命令： $ mkfifo m 0600 fifo126線程簡(jiǎn)介L(zhǎng)

9、inux下的clone系統(tǒng)調(diào)用可以實(shí)現(xiàn)比f(wàn)ork更多的功能，比如讓創(chuàng)建出來(lái)的子進(jìn)程分享父進(jìn)程的地址空間。習(xí)慣上把這些與父進(jìn)程分享地址空間的子進(jìn)程稱(chēng)為線程（Thread）。不同的系統(tǒng)對(duì)線程有不一樣的定義，但相同之處是它比進(jìn)程的開(kāi)消小，因此也被稱(chēng)為是輕量級(jí)進(jìn)程。27線程簡(jiǎn)介因?yàn)榈刂房臻g共享使得線程之間的通信非常方便，但必須特別注意數(shù)據(jù)一致性。Posix定了標(biāo)準(zhǔn)的線程接口，請(qǐng)參考UNP volume 1，Chapter 2328高級(jí)IOI/O的方式有很多種，我們之前使用的IO方式的特點(diǎn)是：?jiǎn)温罚褐荒艿却粋€(gè)fd可讀或可寫(xiě)阻塞：睡眠直到fd可讀或可寫(xiě)同步：read和write必須結(jié)束才返回？因此有與之

10、對(duì)應(yīng)的：多路：同時(shí)等待多個(gè)fd可讀或可寫(xiě)非阻塞：fd不可讀或不可寫(xiě)立即返回異步：I/O沒(méi)有結(jié)束read和write也可返回29非阻塞I/O以非阻塞方式打開(kāi)一個(gè)文件，如：fd = open(“l(fā)ove.txt”, O_RDWR | O_NONBLOCK, 0);也可以用fcntl讓一個(gè)已經(jīng)打開(kāi)的文件描述字變成非阻塞： flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0); fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);30非阻塞I/O對(duì)一個(gè)非阻塞的fd來(lái)說(shuō)，如果它無(wú)數(shù)據(jù)可讀，則read(fd, );返回-1，errno的值被置為EAGAIN；同樣，如果它暫時(shí)

11、不可寫(xiě)，write(fd, );返回-1，errno=EAGAIN。（阻塞式I/O在這兩種情況下都是等待）。注意：應(yīng)當(dāng)區(qū)為無(wú)數(shù)據(jù)可讀與文件已經(jīng)讀到結(jié)尾。后者read返回0，無(wú)論阻塞否。非阻塞I/O經(jīng)常與多路I/O配合使用。31多路I/O想像一個(gè)fd集合fdset，以及一個(gè)函數(shù)fun，我們指定：調(diào)用fun(fdset)進(jìn)程進(jìn)入睡眠，直到fdset中至少有一個(gè)fd可讀，此時(shí)fun返回并把可讀的fd保存在fdset中。這樣做的好處是，我們可以同時(shí)從多個(gè)fd中等待數(shù)據(jù)，如果某一個(gè)可讀我們就從中讀取，否則就睡眠。32多路I/OUnix下就存在這種的一個(gè)fun，但它的功能更加強(qiáng)大。它就是select（在有的系統(tǒng)下為poll，Linux都支持） 函數(shù)原型：#include