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初识Linux · 消息队列和信号量

2024/11/14 4:45:10 来源:https://blog.csdn.net/2301_79697943/article/details/143747378  浏览:    关键词:初识Linux · 消息队列和信号量

目录

前言:

消息队列

信号量


前言:

 对于消息队列,信号量,共享内存都是隶属于system V这个标准下的进程间通信,其实上文的共享内存已经是基本上快被淘汰的了,对于其他的两个,消息队列和信号量,我们这里主要是以介绍为主,怎么具体的使用就暂时先不介绍了,主要是通过原理和函数部分进行介绍。

并且其实在网络部分,也会重新介绍信号量,所以这里我们主要是了解即可。


消息队列

消息队列的原理是A进程通过往B进程发送对应的数据块的方式实现的,就像这样:

A进程发送数据块,连接到了msg_queue上面,B进程发送数据块,也连接到了msg_queue队列上,那么如果进程想要获取数据块的话,得知道这个数据块是否是自己发出来的吧?所以对于数据块来说,肯定是存在类型的,比如A进程发送的数据块的类型是B,B进程发送的数据块的类型是A,这样两个进程就可以实现进程之间的通信了。

以上是原理部分。

那么对于的接口我们也来简单的了解一下:

第一个接口,msgget,光是从名字来看,我们都知道了和共享内存那里很像,所以比如key_t key,需要生成一个key用来当作数据块的唯一标识符,对于mshflg也就是一样的,模式的不同而已:

第二个接口:

接口ftok用来生成标识符key,通过它自己内部的算法可以实现,我们在共享内存章节已经看过了,所以这里不再赘述。

第三个接口:

对于接口msgctl来说,第一个参数同共享内存的shmid一样,是用于用户层面的消息队列的管理,第二个参数,比如IPC_SET,IPC_RMID什么的,可以用来删除消息队列啦什么的。对于第三个参数,

是一个输出型参数,我们也是可以打印出来看看的。

第四个接口,massng:

msqid对应的是消息队列的标识符,msgp对应的是发送的消息指针,msgsz对应的是size,msgflg对应的是控制行为的标志位。

但是以上的都不是最重要的,我们主要看看msgctl函数:

msqid_ds的第一个成员变量就是这个,那么再看看共享内存的:

也是这个结构体。

这里注意一下,后面的重点哦!

那么同理,消息队列的生命周期仍然是不随进程结束而结束的,我们可以通过指令查看:

删除一样的,同理可得。 


信号量

对于信号量来说,我们先从概念入手:

a.多个执行流(进程)能看到的同一份资源叫做共享资源

b.被保护起来的资源叫做临界资源,一般通过互斥的方式保护共享资源,也就是临界资源

c.互斥是任何时候只能有一个执行流在访问共享资源

d.代码可以分为访问共享资源的代码 + 不访问共享资源的代码,所以对于临界资源的保护本质就是对访问共享资源的代码的保护

那么如何保护呢?

涉及到的知识点是加锁,在线程部分会细讲

共享内存是一整块空间,那么如果我们将所谓的共享内存划分为多个小块呢?

假设这个场景是电影院,那么买票的这过程其实就是对资源的预定机制,而电影院怕的是什么?怕的就是卖出去的票数大于电影院的座位。所以需要一个用来计数的变量吧?

我们不妨将这个变量设置为count,如果发生了购票的这个行为,count对应的就是--。

这其实就是信号量的一个简要描述,信号量本质上就是一个计数器,而在OS里面申请信号量本质就是申请票数,也就是一种对公共资源的预定机制。

可是,如果申请信号量的过程,某个公共资源突然被抢走了呢?这是绝对不允许的,所以在OS里面,信号量是原子的,也就是说,要么就没有预定,要么就预定成功,根本不关心这个状态,只关心结果而已。

那么申请信号量的时候,是否可以用一个所谓的全局变量来充当信号量呢?

当然是不可以的,首先不说这个全局变量是否能够被其他进程看到,count++的时候,对应的汇编语句可不是只有一条,对应了三条左右,这也就意味着count++这个过程并不是原子的,所以不能使用全局变量来充当信号量。

对于信号量的增减,分为++ -- ,其中++是V操作,--是P操作,对于信号量的操作围绕着PV操作展开。

那么我们简单来认识一下接口:

semget:

同shmget msgget一样。

semctl用于控制信号量,也是和之前的shmctl msgctl一样的。

还有一个Op操作。

目前介绍了三个system V通信,我们会发现,他们三个的结构体里面都有ipc_perm的结构体,而通过这个结构体,可以在C语言里面结合柔性数组实现一个多态。

这里就不细讲了,后面重制的时候细讲。


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