多进程的编程

程序是静态的，而进程是动态的，运行的程序的叫做进程

进程具有动态性，并发性，独立性，异步性。

进程的三态，有就绪态，执行态，阻塞态。

进程的ID（PID）：表示进程的唯一数字

父进程的ID(PPID):

启动进程的用户ID(UID)

进程互斥，若干进程都要使用同一共享资源，任何时刻最多只能一个进程访问

只能有一个进程访问的资源叫做临界资源

控制访问临界资源的代码叫做临界区

一组并发进程按一定顺序执行的过程叫做进程间的同步，具有同步关系的一组并发进程成为合作进程，

合作进程间的互相发送消息的信号称为消息或事件，

进程的调度，按照一定的算法，从一组待运行的进程中选出一个来占有cpu运行，

分为抢占式调度和非抢占式调度；

都有先来先服务调度算法，还有短进程优先算法，高优先级优先调度算法，时间片轮转法，

死锁，多个进程因竞争资源而形成一种僵局，这些进程都不能向前继续推进，

进程控制的编程

#include<sys/types.h>

#include<unistd.h>

获取本进程ID，pid_t   getpid(void)

获取父进程的ID  pid_t   getppid(void)

创建子进程  pid_t  fork(void)

父子进程的执行顺序不确定  

在父进程中，返回新创建子进程的PID，在子进程中，返回值为0，出现错误返回负值

子进程的数据空间和堆栈空间都会从父进程得到拷贝，里面的数据不会受到父进程的影响

创建子进程  pid_t   vfork(void)

子进程与父进程共享数据段

子进程先运行，父进程后运行

exec函数族

exec启动一个新程序，替换原有的进程，进程的ID号并没有变化，

int   execl(const  char* path,const  char*  arg1,...)

path :被执行的程序名（有完整的路径）

arg1到arg2:被执行程序所需要的命令行参数，含程序名，以null指针结尾；

execl("/bin/ls","ls","-al","/etc/paswd",(char *)0)

 int  execlp(const  char* path,const  char*  arg1,...)

path:被执行程序名，（不含有路径，将从path路径下去寻找）

int execv （const  char*path，char*const argv[ ]）

argv[ ]被执行程序所需要的参数数组

int  system(const char*string)

调用fork产生子进程，由子进程来调用/bin/sh   -c  string  来执行参数string所代表的命令

进程的等待

#include<sys/wait.h>

pid_t   wait (int *status)    阻塞该进程，直到某个子进程退出；

进程间的通信

分为管道通信，信号通讯，共享内存三种通信方式

常用的通信方式

1管道通信（pipe）和有名管道(FIFO)

2信号

3消息队列

4共享内存

5信号量

6套接字(socket)

管道通信

管道是单向的，先进先出的，他把一个进程的输入和另一个进程的输出连接在一起的，

一个进程在管道的尾部写入数据，在管道的头部读入数据。

管道分为无名管道和有名管道，无名管道用于父进程和子进程的通信，有名管道可用于同一系统的任意两个进程

无名管道

无名管道由int  pipe(int  filedis[2]),当一个管道建立时，他会创建两个文件描述符，filedis[0]用于读管道，filedis[1]用于写管道

关闭管道只需要将这两个文件描述符关闭，可以用close函数逐个关闭；

通常先创建一个管道，再通过fork函数创建一个子进程，该子进程会继承父进程所创建的管道，

命名管道

 int   mkfifo(const  char* pathname,mode_t  mode)

pathname:FIFO文件名

mode：属性（可以用read  write  close）

非阻塞标志（O_NONBLOCK）

没有使用非阻塞标志，访问无法满足需求时，进程阻塞，访问空的管道导致进程阻塞

使用，访问无法满足要求时，立即出错返回。

消息队列

消息队列就是一个消息的链表，具有特定的格式

主要有两种：POSIX消息队列和系统V消息队列

系统V消息队列只有在内核重启或者被人工删除时，该消息队列才会被删除；

消息队列在系统范围内对应唯一的键值，要获得一个消息队列的描述字，必须提供该消息队列的键值

key_t  ftok（char*pathname，char  proj）  返回文件名对应的键值

pathname  文件名      proj  项目名（不为0即可）

int   msgget（key_t   key，int   msgflg）  返回与键值key对应的消息队列的描述字,

key：键值，ftok获得      msgflg  标志位

标志位有以下几种：IPC_CREAT   创建一个新的消息队列

IPC_EXCL   与IPC_CREAT   一同使用，表示如果创建的消息队列如果存在，返回错误

IPC_NOWAIT  读写消息队列无法得到满足时，不阻塞

创建一个新的消息队列：

如果没有与键值相对应的消息队列，并且在msgflg中包含了IPC_CREAT标志位

key参数为IPC_PRIVATE也可以创建

发送消息

int  msgsnd（int  maqid,struct  msgbuf*msgp,int msgsz,int  magflg）

向对列中发送一条消息

msqid  ：已打开的的消息队列的id

msgp：存放消息队列的结构

msgsz：消息数据的长度

msgflg：  标志位，有意义的是IPC_NOWAIT 

消息的格式：

struct  msgbuf
{
    long  mtype；//消息类型>0
    char  mtext;//消息数据的首地址
}

接受消息：

int  msgrcv(int  msqid,stuct  msgbuf*msgp,int  msgsz,long  msgtyp,int  msgflag)

从msqid代表的消息队列中读取一个msgtyp类型的消息，并把消息存储在msgp指向的msgbuf结构中，在成功读取了一条消息以后，队列中的这条消息将被删除。 

信号通讯

进程可以使用kill函数将一个信号发送给另一个进程，用户可以用kill命令将信号发送给其他进程

信号的类型有很多，下面实际中常见的信号：

SIGHUP  ：从终端上发出的结束信号

SIGINT：来自键盘的中断信号

SIGKILL：该信号结束接受进程的信号

SIGTERM:kill命令发出的信号

SIGCHLD：标识子进程停止或结束的信号

SIGSTOP：来自键盘（ctrl_z）或者调试程序的停止执行信号

信号处理的三种方式

1.当收到某种信号时，忽略信号，但有两种不能被忽略，（SIGKILL和SIGSTOP），他们向用户提供了一种终止或停止进程的办法，

2.执行用户希望的动作，在某种信号发生时，调用一个函数处理

3.执行系统的默认动作，默认动作是终止该进程

信号发送

kill既可以给自身发送信号，也可以向其他进程发送信号，与kill函数不同的时，raise函数是向进程自身发送信号，

int  kill(pid_t  pid,int  signo) 

 pid>0  将信号发给进程id为pid的进程   pid==0发给同组的进程

pid<0  将信号发送给其他进程id等于pid绝对值的进程   pid==-1  将信号发送给所有的进程

int  raise(int  signo) 

alarm函数     unsigned  int alarm(unsigned  int seconds)  

经过了指定的seconds秒之后产生SIGALRM信号发送给自己

pause 函数     int   pause（void）

只有执行了一个信号处理函数后，挂起才结束。

信号的处理

当系统捕捉到某个信号时，可以忽略该信号或者是使用指定的处理函数来处理该信号，或者是使用系统的默认方式，

信号处理的方式有两种：用简单的signal函数或者信号集函数组

 void（*signal（int  signo，void（*func）（int）））（int）

返回值是函数指针

func的值可能是：SIG_IGN:忽略此信号        SIG_DFL:按系统默认方式处理     信号处理函数名：使用该函数处理

共享内存

实现共享内存分为两个步骤：

1.创建共享内存，使用shmget函数

int  shmget（key_t   key，int  size,int shmflg）如果成功返回内存标识符，如果失败，返回-1

key标识共享内存的键值：0/IPC_PRIVATE.key为IPC_PRIVATE时，则创建一块新的共享内存，如果为0，而参数shmflag有设置为IPC_PRIVATE这个标志，则同样会创建一块新的共享内存。size表示共享内存的大小。

2.映射共享内存，将这段创建的共享内存映射到具体的进程中去，使用shmat函数，

int    shmget(int   shmid,char*shmaddr,int  flag)      如果成功，返回共享内存映射到进程中的地址，失败，返回-1

shmid :shmget函数返回共享存储标识符

flag：决定以什么方式映射，通常为0

当一个进程不需要共享内存时，需要把它从进程地址空间中脱离出来。

int   shmdt(char * shmaddr)

信号量

信号量又名信号灯，主要用途是保护临界资源，进程可以根据他判断是否可以访问某些共享资源，还可用于进程同步。

主要分为二值信号灯和计数信号灯

二值信号灯只能取值为0或1，只要共享资源可用，其他进程同样可以修改信号灯的值

计数信号灯的值可以取任意非负值，表示可以多可进程访问

int    semget（key_t   key,int  nsems,int semflag）   打开或创建一个信号量集合

key  键值，由ftok获得

nsems  指定打开或者新创建的信号灯集中将包含信号灯的数目，

semflg   标识，同消息队列

int  semop（int   色眯的，struct   sembuf*sops，unsigned  nsops）  对信号量进行控制

semid     信号量集的ID

sops  是一个操作数组，表明要进行什么操作

struct  sembuf
{
    unsigned   short  sem_num;//你现在操作的信号量在这个信号集中是第几个
    short  sem_op；//你到底获取信号量还是释放一个信号量
    short  sem_flg； //标志
}

nsops：sops所指向数组的元素个数