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Linux进程间通信

linux下进程间通信的几种主要手段简介：

一般文件的I/O函数都可以用于管道，如close、read、write等等。

实例1：用于shell

管道可用于输入输出重定向，它将一个命令的输出直接定向到另一个命令的输入。比如，当在某个shell程序（Bourne shell或C shell等）键入who│wc -l后，相应shell程序将创建who以及wc两个进程和这两个进程间的管道。

实例二：用于具有亲缘关系的进程间通信

管道的主要局限性正体现在它的特点上：

有名管道的创建

小结：

管道常用于两个方面：（1）在shell中时常会用到管道（作为输入输入的重定向），在这种应用方式下，管道的创建对于用户来说是透明的；（2）用于具有亲缘关系的进程间通信，用户自己创建管道，并完成读写操作。

FIFO可以说是管道的推广，克服了管道无名字的限制，使得无亲缘关系的进程同样可以采用先进先出的通信机制进行通信。

管道和FIFO的数据是字节流，应用程序之间必须事先确定特定的传输"协议"，采用传播具有特定意义的消息。

要灵活应用管道及FIFO，理解它们的读写规则是关键。

信号生命周期

信号是进程间通信机制中唯一的异步通信机制，可以看作是异步通知，通知接收信号的进程有哪些事情发生了。信号机制经过POSIX实时扩展后，功能更加强大，除了基本通知功能外，还可以传递附加信息。

可以从两个不同的分类角度对信号进行分类：（1）可靠性方面：可靠信号与不可靠信号；（2）与时间的关系上：实时信号与非实时信号。

(1) 可靠信号与不可靠信号

不可靠信号：Linux下的不可靠信号问题主要指的是信号可能丢失。

可靠信号：信号值位于SIGRTMIN和SIGRTMAX之间的信号都是可靠信号，可靠信号克服了信号可能丢失的问题。Linux在支持新版本的信号安装函数sigation（）以及信号发送函数sigqueue()的同时，仍然支持早期的signal（）信号安装函数，支持信号发送函数kill()。

对于目前linux的两个信号安装函数:signal()及sigaction()来说，它们都不能把SIGRTMIN以前的信号变成可靠信号（都不支持排队，仍有可能丢失，仍然是不可靠信号），而且对SIGRTMIN以后的信号都支持排队。这两个函数的最大区别在于，经过sigaction安装的信号都能传递信息给信号处理函数（对所有信号这一点都成立），而经过signal安装的信号却不能向信号处理函数传递信息。对于信号发送函数来说也是一样的。

(2) 实时信号与非实时信号

前32种信号已经有了预定义值，每个信号有了确定的用途及含义，并且每种信号都有各自的缺省动作。如按键盘的CTRL ^C时，会产生SIGINT信号，对该信号的默认反应就是进程终止。后32个信号表示实时信号，等同于前面阐述的可靠信号。这保证了发送的多个实时信号都被接收。实时信号是POSIX标准的一部分，可用于应用进程。非实时信号都不支持排队，都是不可靠信号；实时信号都支持排队，都是可靠信号。

发送信号的主要函数有：kill()、raise()、 sigqueue()、alarm()、setitimer()以及abort()。

调用成功返回 0；否则，返回 -1。

sigqueue()是比较新的发送信号系统调用，主要是针对实时信号提出的（当然也支持前32种），支持信号带有参数，与函数sigaction()配合使用。

sigqueue的第一个参数是指定接收信号的进程ID，第二个参数确定即将发送的信号，第三个参数是一个联合数据结构union sigval，指定了信号传递的参数，即通常所说的4字节值。

sigqueue()比kill()传递了更多的附加信息，但sigqueue()只能向一个进程发送信号。sigqueue()比kill()传递了更多的附加信息，但sigqueue()只能向一个进程发送信号。

inux主要有两个函数实现信号的安装： signal() 、 sigaction() 。其中signal()在可靠信号系统调用的基础上实现, 是库函数。它只有两个参数，不支持信号传递信息，主要是用于前32种非实时信号的安装；而sigaction()是较新的函数（由两个系统调用实现：sys_signal以及sys_rt_sigaction），有三个参数，支持信号传递信息，主要用来与 sigqueue() 系统调用配合使用，当然，sigaction()同样支持非实时信号的安装。sigaction()优于signal()主要体现在支持信号带有参数。

消息队列就是一个消息的链表。可以把消息看作一个记录，具有特定的格式以及特定的优先级。对消息队列有写权限的进程可以向中按照一定的规则添加新消息；对消息队列有读权限的进程则可以从消息队列中读走消息。消息队列是随内核持续的

消息队列的内核持续性要求每个消息队列都在系统范围内对应唯一的键值，所以，要获得一个消息队列的描述字，只需提供该消息队列的键值即可；

消息队列与管道以及有名管道相比，具有更大的灵活性，首先，它提供有格式字节流，有利于减少开发人员的工作量；其次，消息具有类型，在实际应用中，可作为优先级使用。这两点是管道以及有名管道所不能比的。同样，消息队列可以在几个进程间复用，而不管这几个进程是否具有亲缘关系，这一点与有名管道很相似；但消息队列是随内核持续的，与有名管道（随进程持续）相比，生命力更强，应用空间更大。

信号灯与其他进程间通信方式不大相同，它主要提供对进程间共享资源访问控制机制。相当于内存中的标志，进程可以根据它判定是否能够访问某些共享资源，同时，进程也可以修改该标志。除了用于访问控制外，还可用于进程同步。信号灯有以下两种类型：

int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops); semid是信号灯集ID，sops指向数组的每一个sembuf结构都刻画一个在特定信号灯上的操作。

int semctl(int semid，int semnum，int cmd，union semun arg)

该系统调用实现对信号灯的各种控制操作，参数semid指定信号灯集，参数cmd指定具体的操作类型；参数semnum指定对哪个信号灯操作，只对几个特殊的cmd操作有意义；arg用于设置或返回信号灯信息。

进程间需要共享的数据被放在一个叫做IPC共享内存区域的地方，所有需要访问该共享区域的进程都要把该共享区域映射到本进程的地址空间中去。系统V共享内存通过shmget获得或创建一个IPC共享内存区域，并返回相应的标识符。内核在保证shmget获得或创建一个共享内存区，初始化该共享内存区相应的shmid_kernel结构注同时，还将在特殊文件系统shm中，创建并打开一个同名文件，并在内存中建立起该文件的相应dentry及inode结构，新打开的文件不属于任何一个进程（任何进程都可以访问该共享内存区）。所有这一切都是系统调用shmget完成的。

shmget（）用来获得共享内存区域的ID，如果不存在指定的共享区域就创建相应的区域。shmat()把共享内存区域映射到调用进程的地址空间中去，这样，进程就可以方便地对共享区域进行访问操作。shmdt()调用用来解除进程对共享内存区域的映射。shmctl实现对共享内存区域的控制操作。这里我们不对这些系统调用作具体的介绍，读者可参考相应的手册页面，后面的范例中将给出它们的调用方法。

注：shmget的内部实现包含了许多重要的系统V共享内存机制；shmat在把共享内存区域映射到进程空间时，并不真正改变进程的页表。当进程第一次访问内存映射区域访问时，会因为没有物理页表的分配而导致一个缺页异常，然后内核再根据相应的存储管理机制为共享内存映射区域分配相应的页表。

相关问答

Q1: linux5——网络命令

##Ctrl+D：在目录下敲击该命令，作用是退出当前用户。

##Ctrl+D：在命令mail、write等命令中敲击该命令，作用是退出当前命令。

1.write

语法：write 用户名

功能：给用户发信息，以Ctrl+D保存结束；即时通信

2.wall(write all)

语法：wall [message]

功能：发广播信息（给所有用户发信息）；回车键结束命令

3.ping

语法：ping [选项] IP地址

功能：测试网络连通性

-c 次数:指定发送次数

-s 字节:指定探测包的大小

4.ifconfig（interface configure）

语法：ifconfig（或者ifconfig 网卡地址 IP地址）

功能：查看和设置网卡信息

inet6: IPv6地址目前不生效

5.mail

语法：mail [用户名]

功能：查看或者发送电子邮件 ##输入邮件内容时，删除键为 ctrl+backspace

6.last

语法：last

功能：显示当前与过去登入系统的用户信息

7.lastlog

语法：lastlog

功能：显示所有用户最后登录时间

8.traceroute

语法：traceroute [目标主机]

功能：显示发出数据包的主机到目标主机之间的网关数量

## 星号*** 可能是防火墙封掉了ICMP的返回信息，所以得不到数据包返回数据

9.netstat

语法：netstat [选项]

功能：显示网络相关信息

-a:列出所有网络状态，包括Socket程序

-c 秒数:指定每隔几秒刷新一次网络状态

-n:使用IP地址和端口号显示，不是用域名和服务名

-p:显示PID和程序名

-t:显示使用TCP协议端口的链接状况

-u:显示使用UDP协议端口的链接状况

-l:加显示监听状态的链接

-r:显示路由表

“tuln”选项：查看本机开启的端口，只能查看监听状态的链接。

1) Proto：网络连接的协议，一般就是 TCP 协议或者 UDP 协议。

2) Recv-Q：表示接收到的数据，已经在本地的缓冲中，但是还没有被进程取走。

3) Send-Q：表示从本机发送，对方还没有收到的数据，依然在本地的缓冲中，不具备 ACK 标志的数据包。

4) Local Address：本机的 IP 地址和端口号。

5) ForeignAddress：远程主机的 IP 地址和端口号。

6) State：状态。常见的状态主要有以下几种。

-LISTEN：监听状态，只有 TCP 协议需要监听，而 UDP 协议不需要监听。

-ESTABLISHED：已经建立连接的状态。如果使用"-I"选项，则看不到已经建立连接的状态。

-SYN_SENT：SYN 发起包，就是主动发起连接的数据包。

-SYN_RECV：接收到主动连接的数据包。

-FIN_WAIT1：正在中断的连接。

-FIN_WAIT2：已经中断的连接，但是正在等待对方主机进行确认。

-TIME_WAIT：连接已经中断，但是套接字依然在网络中等待结束。

-CLOSED：套接字没有被使用。

最常用的是LISTEN和ESTABLISHED

10.numtui

语法：numtui

功能：配置网络——centos7独有的功能

11.mount

语法：mount [-t 文件系统] 设备文件名挂载点

功能：挂载外接设备

Q2: linux的telnet命令使用方法详解

linux下telnet命令主要是提供用户远程登录，下面由我为大家整理了linux的telnet命令使用方法详解的相关知识，希望对大家有帮助!

linux的telnet命令使用方法详解

语法

telnet [-8acdEfFKLrx][-b主机别名][-e脱离字符][-k域名][-l用户名称][-n记录文件][-S服务类型][-X认证形态][主机名称或IP地址通信端口]

参数

-8 允许使用8位字符资料，包括输入与输出 -a 尝试自动登入远端系统 -b主机别名使用别名指定远端主机名称 -c 不读取用户专属目录里的.telnetrc文件 -d 启动排错模式 -e脱离字符设置脱离字符 -E 滤除脱离字符 -F 使用Kerberos V5认证时，加上此参数可把本地主机的认证数据上传到远端主机 -f 此参数的效果和”-F”参数相同 -k域名使用Kerberos认证时，加上此参数让远端主机采用指定的领域名，而非该主机的域名 -K 不自动登入远端主机 -l用户名称指定要登入远端主机的用户名称 -L 允许输出8位字符资料 -n记录文件指定文件记录相关信息 -r 使用类似rlogin指令的用户界面 -S服务类型设置telnet连线所需IP TOS信息 -x 假设主机有支持数据加密的功能，就使用它 -X认证形态关闭指定的认证形态

linux的telnet命令使用示例

示例1：远程服务器无法访问

[root@linuxprobe ~]# telnet 192.168.120.209 Trying 192.168.120.209... telnet: connect to address 192.168.120.209: No route to host telnet: Unable to connect to remote host: No route to host

处理这种情况方法：

(1)确认IP地址是否正确

(2)确认IP地址对应的装机是否已经开机

(3)如果主机已经启动，确认路由设置是否设置正确(使用route命令查看)

(4)如果主机已经启动，确认主机上是否开启了telnet服务(使用netstat命令查看，TCP的23端口是否有LISTEN状态行)

(5)如果主机已经启动telnet服务，确认防火墙是否开放了23端口的访问(使用iptables-save查看)

示例2：域名无法解析

[root@linuxprobe ~]# telnet : Temporary failure in name resolution

处理这种情况方法：

(1)确认域名是否正确

(2)确认本机的域名解析有关的设置是否正确(/etc/resolv.conf中nameserver的配置是否正确，如果没有，可以使用nameserver 8.8.8.8)

(3)确认防火墙是否放开了UDP53端口的访问(DNS使用UDP协议，端口53，使用iptables-save查看)

示例3：拒绝访问

[root@linuxprobe ~]# telnet 192.168.120.206 Trying 192.168.120.206... telnet: connect to address 192.168.120.206: Connection refused telnet: Unable to connect to remote host: Connection refused

处理这种情况方法：

(1)确认IP地址或者主机名是否正确

(2)确认端口是否正确，是否默认23端口

若要检查192.168.120.206的某端口是否能否能访问，如443端口，可使用如下命令

[root@linuxprobe ~]# telnet 192.168.120.206 443 Trying 192.168.120.206... telnet: connect to address 192.168.120.206: Connection refused

说明：这表示192.168.120.206的443端口不能访问

示例4：telnet root用户的登入

[root@linuxprobe ~]# telnet 192.168.120.204 Trying 192.168.120.204... Connected to 192.168.120.204 (192.168.120.204). Escape character is '^]'. localhost (Linux release 2.6.18-274.18.1.el5 #1 SMP Thu Feb 9 12:45:44 EST 2012) (1) login: root Password: Login incorrect

说明：一般情况下不允许root从远程登录，可以先用普通账号登录，然后再su -切到root用户。若要允许root用户登入，可用下列方法：

[root@linuxprobe ~]# vi /etc/pam.d/login #auth required pam_securetty.so #将这一行加上注释! 或 [root@linuxprobe ~]# mv /etc/securetty /etc/securetty.bak

示例5：启用telnet服务

[root@linuxprobe ~]# cd /etc/xinetd.d/ [root@linuxprobe xinetd.d]# ll 总计 124 -rw-r--r-- 1 root root 1157 2011-05-31 chargen-dgram -rw-r--r-- 1 root root 1159 2011-05-31 chargen-stream -rw-r--r-- 1 root root 523 2009-09-04 cvs -rw-r--r-- 1 root root 1157 2011-05-31 daytime-dgram -rw-r--r-- 1 root root 1159 2011-05-31 daytime-stream -rw-r--r-- 1 root root 1157 2011-05-31 discard-dgram -rw-r--r-- 1 root root 1159 2011-05-31 discard-stream -rw-r--r-- 1 root root 1148 2011-05-31 echo-dgram -rw-r--r-- 1 root root 1150 2011-05-31 echo-stream -rw-r--r-- 1 root root 323 2004-09-09 eklogin -rw-r--r-- 1 root root 347 2005-09-06 ekrb5-telnet -rw-r--r-- 1 root root 326 2004-09-09 gssftp -rw-r--r-- 1 root root 310 2004-09-09 klogin -rw-r--r-- 1 root root 323 2004-09-09 krb5-telnet -rw-r--r-- 1 root root 308 2004-09-09 kshell -rw-r--r-- 1 root root 317 2004-09-09 rsync -rw-r--r-- 1 root root 1212 2011-05-31 tcpmux-server -rw-r--r-- 1 root root 1149 2011-05-31 time-dgram -rw-r--r-- 1 root root 1150 2011-05-31 time-stream [root@linuxprobe xinetd.d]# cat krb5-telnet # default: off # description: The kerberized telnet server accepts normal telnet sessions, \ # but can also use Kerberos 5 authentication. service telnet { flags = REUSE socket_type = stream wait = no user = root server = /usr/kerberos/sbin/telnetd log_on_failure += USERID disable = yes }

配置参数通常如下：

service telnet

{

disable = no #启用

flags = REUSE #socket可重用

socket_type = stream #连接方式为TCP

wait = no #为每个请求启动一个进程

user = root #启动服务的用户为root

server = /usr/sbin/in.telnetd #要激活的进程

log_on_failure += USERID #登录失败时记录登录用户名

}

如果要配置允许登录的客户端列表，加入

only_from = 192.168.0.2 #只允许192.168.0.2登录

如果要配置禁止登录的客户端列表，加入

no_access = 192.168.0.{2,3,4} #禁止192.168.0.2、192.168.0.3、192.168.0.4登录

如果要设置开放时段，加入

access_times = 9:00-12:00 13:00-17:00 # 每天只有这两个时段开放服务(我们的上班时间：P)

如果你有两个IP地址，一个是私网的IP地址如192.168.0.2，一个是公网的IP地址如218.75.74.83，如果你希望用户只能从私网来登录telnet服务，那么加入

bind = 192.168.0.2

各配置项具体的含义和语法可参考xined配置文件属性说明(man xinetd.conf)

配置端口，修改services文件：

# vi /etc/services

找到以下两句

telnet 23/tcp

telnet 23/udp

如果前面有#字符，就去掉它。telnet的默认端口是23，这个端口也是黑客端口扫描的主要对象，因此最好将这个端口修改掉，修改的方法很简单，就是将 23这个数字修改掉，改成大一点的数字，比如61123。注意，1024以下的端口号是internet保留的端口号，因此最好不要用，还应该注意不要与其它服务的端口冲突。

启动服务：service xinetd restart

Q3: Linux - 进程间通信与线程通信方式

每个进程的用户地址空间都是独立的，一般而言是不能互相访问的，但内核空间是每个进程都共享的，所以进程之间要通信必须通过内核。

上面命令行里的「|」竖线就是一个管道，它的功能是将前一个命令（ps auxf）的输出，作为后一个命令（grep mysql）的输入，从这功能描述，可以看出管道传输数据是单向的，如果想相互通信，我们需要创建两个管道才行。

同时，我们得知上面这种管道是没有名字，所以「|」表示的管道称为匿名管道，用完了就销毁。

管道还有另外一个类型是命名管道，也被叫做 FIFO，因为数据是先进先出的传输方式。

在使用命名管道前，先需要通过 mkfifo 命令来创建，并且指定管道名字

myPipe 就是这个管道的名称，基于 Linux 一切皆文件的理念，所以管道也是以文件的方式存在，我们可以用 ls 看一下，这个文件的类型是 p，也就是 pipe（管道）的意思：

你操作了后，你会发现命令执行后就停在这了，这是因为管道里的内容没有被读取，只有当管道里的数据被读完后，命令才可以正常退出。

于是，我们执行另外一个命令来读取这个管道里的数据：

可以看到，管道里的内容被读取出来了，并打印在了终端上，另外一方面，echo 那个命令也正常退出了。

我们可以看出，管道这种通信方式效率低，不适合进程间频繁地交换数据。当然，它的好处，自然就是简单，同时也我们很容易得知管道里的数据已经被另一个进程读取了。

前面说到管道的通信方式是效率低的，因此管道不适合进程间频繁地交换数据。

对于这个问题，消息队列的通信模式就可以解决。比如，A 进程要给 B 进程发送消息，A 进程把数据放在对应的消息队列后就可以正常返回了，B 进程需要的时候再去读取数据就可以了。同理，B 进程要给 A 进程发送消息也是如此。

再来，消息队列是保存在内核中的消息链表，在发送数据时，会分成一个一个独立的数据单元，也就是消息体（数据块），消息体是用户自定义的数据类型，消息的发送方和接收方要约定好消息体的数据类型，所以每个消息体都是固定大小的存储块，不像管道是无格式的字节流数据。如果进程从消息队列中读取了消息体，内核就会把这个消息体删除。

消息队列生命周期随内核，如果没有释放消息队列或者没有关闭操作系统，消息队列会一直存在，而前面提到的匿名管道的生命周期，是随进程的创建而建立，随进程的结束而销毁。

消息这种模型，两个进程之间的通信就像平时发邮件一样，你来一封，我回一封，可以频繁沟通了。

但邮件的通信方式存在不足的地方有两点，一是通信不及时，二是附件也有大小限制，这同样也是消息队列通信不足的点。

消息队列不适合比较大数据的传输，因为在内核中每个消息体都有一个最大长度的限制，同时所有队列所包含的全部消息体的总长度也是有上限。在 Linux 内核中，会有两个宏定义 MSGMAX 和 MSGMNB，它们以字节为单位，分别定义了一条消息的最大长度和一个队列的最大长度。

消息队列通信过程中，存在用户态与内核态之间的数据拷贝开销，因为进程写入数据到内核中的消息队列时，会发生从用户态拷贝数据到内核态的过程，同理另一进程读取内核中的消息数据时，会发生从内核态拷贝数据到用户态的过程。

消息队列的读取和写入的过程，都会有发生用户态与内核态之间的消息拷贝过程。那共享内存的方式，就很好的解决了这一问题。

现代操作系统，对于内存管理，采用的是虚拟内存技术，也就是每个进程都有自己独立的虚拟内存空间，不同进程的虚拟内存映射到不同的物理内存中。所以，即使进程 A 和进程 B 的虚拟地址是一样的，其实访问的是不同的物理内存地址，对于数据的增删查改互不影响。

用了共享内存通信方式，带来新的问题，那就是如果多个进程同时修改同一个共享内存，很有可能就冲突了。例如两个进程都同时写一个地址，那先写的那个进程会发现内容被别人覆盖了。

为了防止多进程竞争共享资源，而造成的数据错乱，所以需要保护机制，使得共享的资源，在任意时刻只能被一个进程访问。正好，信号量就实现了这一保护机制。

信号量其实是一个整型的计数器，主要用于实现进程间的互斥与同步，而不是用于缓存进程间通信的数据。

信号量表示资源的数量，控制信号量的方式有两种原子操作：

P 操作是用在进入共享资源之前，V 操作是用在离开共享资源之后，这两个操作是必须成对出现的。