大学课件进程通信

1、3.5 进程通信,3.5.1 信号通信机制 3.5.2 共享文件通信机有制 3.5.3 共享存储区通信机制 3.5.4 消息传递通信机制 3.5.5 有关消息传递实现的若干问题,进程通信概念(1),并发进程之间的交互必须满足两个基本要求：同步和通信。 进程竞争资源时要实施互斥，互斥是一种特殊的同步，实质上需要解决好进程同步问题， 进程同步是一种进程通信，通过修改信号量，进程之间可建立起联系，相互协调运行和协同工作。,进程通信概念(2),进程协同工作时，需要互相交换信息，有些情况下进程间交换的少量信息，有些情况下进程间交换大批数据。 进程之间互相交换信息的工作称为进程通信IPC（InterPro

2、cess Communication）。,进程间通信的方式(1),信号（signal）通信机制; 共享存储区(shared memory)通信机制; 共享文件(shared file)通信机制; 消息传递(message passing)通信机制。,进程间通信的方式(2),低级通信机制，适用于集中式操作系统 高级通信机制，既适用于集中式操作系统，又适用于分布式操作系统,3.5.1 信号通信机制,信号机制又称软中断，一种简单的通信机制，通过发送一个指定信号来通知进程某个异常事件发生。 信号不但能从内核发给一个进程，也能由一个进程发给另一个进程。,UNIX系统信号分成以下几类(1),与进程终止相关

3、的信号SIGCLD、SIGHUP、SIGKILL、SIGCHLD等,如进程结束、进程杀死子进程,; 与进程例外事件相关的信号SIGBUS、SIGSEGV、SIGPWR、SIGFPE等,如进程执行特权指令、写只读区、地址越界、总线超时,硬件故障; 与进程执行系统调用相关的信号SIGPIPE、SIGSYS、SIGILL等,如进程执行非法系统调用、管道存取错;,UNIX系统信号分成以下几类(2),与进程终端交互相关的信号SIGINT、SIGQUT等,如进程挂断终端、用户按delete键或break健。 用户进程发信号SIGTERM、SIGALRM、SIGUSR1、SIGUS2等,如进程向另一进程发一

4、个信号、要求报警; 跟踪进程执行的信号SIGTRAP等。,UNIX软中断机制,具有以下功能：软中断信号的发送，软中断信号的响应和软中断信号的处理。 信号发送工作由系统调用kill完成 信号响应使用系统调用signal完成 信号的处理过程,3.5.2 共享文件通信机制(1),管道(pipeline)是连接读写进程的一个特殊文件，允许进程按先进先出方式传送数据,也能使进程同步执行操作。 发送进程以字符流形式把大量数据送入管道，接收进程从管道中接收数据，所以叫管道通信。 管道的实质是一个共享文件，基本上可借助于文件系统的机制实现，包括（管道）文件的创建、打开、关闭和读写。,共享文件通信机制(2),读

5、写进程相互协调，必须做到： 进程对通信机构的使用应该互斥，一个进程正在使用某个管道写入或读出数据时，另一个进程就必须等待。 发送者和接收者双方必须能够知道对方是否存在，如果对方已经不存在，就没有必要再发送信息。,共享文件通信机制(3),管道长度有限,发送信息和接收信息之间要实现正确的同步关系。 write阻塞。 read阻塞。,共享文件通信机制(5),共享文件通信机制(6),3.5.3 共享存储区通信机制,与共享存储有关的系统调用, shmget(key,size,permflags) shmat(shm-id,daddr,shmflags) shmdt(memptr) shmctl(shm-

6、id,command, /*信箱大小*/ count:integer; /*现有信件数*/ letter:array1.n of message; /*信箱*/ S1,S2:semaphore; /*等信箱和等信件信号量*/ end,间接通信(6),procedure send(varB:box,M:message) var I:integer; begin if B.count=B.size then W(B.s1); i:=B.count+1; B.letteri:=M; B.coumt:=I; R(B.S2) end;send,间接通信(6),procedure receive(varB

7、:box,x:message) var i:integer; begin if B.count=0 then W(B.s2); B.count:=B.count-1; x:=B.letter1; if B.count not=0 then for i=1 to b.count do B.letteri:=B.letteri+1; R(B.S1); end;receive,3.5.5 有关消息传递实现的若干问题,信箱容量问题 多进程与信箱相连的信件接收问题 信箱的所有权问题 信件的格式问题 通信进程并行性问题,消息缓冲通信涉及的数据结构,sender：发送消息的进程名或标识符 size：发送的消

8、息长度 text：发送的消息正文 next-ptr：指向下一个消息缓冲区的指针 在进程的PCB中涉及通信的数据结构： mptr：消息队列队首指针 mutex：消息队列互斥信号量, 初值为1 sm：表示接收进程消息队列上消息的个数，初值为0，是控制收发进程同步的信号量,消息缓冲通信过程,UNIX的消息传递机制(1),消息缓冲池和消息缓冲区(msgbuf),前者包含消息缓冲池大小和首地址;后者除存放消息正文外,还有消息类型字段。 消息头结构和消息头表 ,消息头表是由消息头结构组成的数组。消息头结构包含消息类型、消息正文长度、消息缓冲区指针和消息队列中下一个消息头结构的链指针。,UNIX的消息传递机制(2),消息队列头结构和消息队列头表,由于可有多个消息队列,于是对应每个消息队列都有一个消息队列头结构, 消息队列头表是由消息队列头结构组成的数组。 消息队列头结构包括：指向队列中第一个消息的头指针、指向队列中最后一个消息的尾指针、队列中消息个数、队列中消息数据的总字节数、队列允许的消息数据最大字节数、最近一次发送/接收消息进程标识和时间。,UNIX的消息传递机制(3),信件的格式问题和其他有关问题,单机系统中信件的格式可以分直接信件（又叫定长格式）和间接信件（又叫变长格式）。 网络环境下的信件格式较为复杂，通常分成消息头和消息体，前者包括了发送者