system v ipc概述-ag真人游戏

1.system  v引入了三种高级进程间的通信机制：消息队列、共享内寸和信号量

   ipc对象(消息队列、共享内存和信号量)存在于内核中而不是文件系统中，由用户控制释放，不像管道的释放由内核控制

   ipc对象通过其标识符来引用和访问，所有ipc对象在内核空间有唯一性标志id，在用户空间的唯一性标识符称为key

   linux ipc 继承自system ipc

2. system v ipc对象的访问

    ipc对象时全局对象，可用ipcs，ipcrm等命令查看或删除

    ipcs -q: 只显示消息队列。
  ipcs -s: 只显示信号量。
  ipcs -m: 只显示共享内存。
  ipcs –help: 其他的参数

3.头文件及函数介绍

头文件：

        在使用三种ipc机制的时候，我们肯定是通过系统调用，而这些函数所需要的头文件需要首先搞清楚。system v的ipc操作要用到的头文件有：

#include  //公共头文件，声明了key_t类型
#include    //公共头文件
#include    //消息队列函数的头文件
#include    //信号量函数的头文件
#include    //共享内存函数的头文件

        这里用到的头文件都是在 sys目录下的。前面两个是公共的头文件，也就是说三种ipc机制都有用到，而后面三个是和具体的ipc机制相关的，通过头文件的名称我们能发现它们同样满足前面所说的缩写。 ftok()函数：         三个ipc机制会用到大量的函数，不同ipc所用到的函数不同但是有一个是相同的——ftok()         unix系统中有个重要的概念叫做：万物皆文件。在很多ipc机制中的操作都是针对文件描述符（简称 fd）的，然而system v却不同，它没有对fd进行操作，而是针对 ipc对象的id来操作的，而这个id（标识符）又是通过key（键）来生成的。         三种ipc有各自的函数来生成id，但是它们所利用的key却都由函数ftok()生成，看一下函数声明：

#include 
#include 
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

        ftok的英文可以理解为  file to key 的缩写。即将文件转换成key。         参数pathname是文件路径名（该文件必须存在，通常用当前路径名  “.”）；proj_id被称作子id，自己指定一个整型。 注意如果两个进程要通过system v的ipc通信，那么它们的ftok函数的两个参数必须相同，这样才能生成同样的key，从而产出同样的id。         返回值类型key_t在中被定义，实际是一个整型（32位），该key是路径名和子id共同作用的结果。这里要用到该文件路径的stat结构。（系统中每一个文件都有其对应的stat结构）。

• key的31~24位为ftok函数第二个参数proj_id的低8位。
• key的23~16位为该文件stat结构中st_dev属性的低8位。
• key的15~0位为该文件stat结构中st_ino属性的低16位。

 ipc_perm 这是一个结构体。他的英文含义是： ipc permission（ipc权限）

struct ipc_perm {
    key_t          __key; /* key */
    uid_t          uid;   /* 所有者的有效用户id */
    gid_t          gid;   /* 所有者的有效组id */
    uid_t          cuid;  /* 创造者的有效用户id */
    gid_t          cgid;  /* 创造者的有效组id */
    unsigned short mode;  /* 权限 */
    unsigned short __seq; /* 可忽略 */
};

         三种ipc机制都有对应的结构体，这些结构体中有一个 共同的成员就是这个ipc_perm，用来标识ipc对象的权限。  ipc对象函数创建    

不同ipc机制之中的很多函数之间有着异曲同工之妙，学会分类，找到各自的相同点和不同点。

横着看。可以清楚的看到同一行的函数名都有同一个头。这个头就是ipc机制的缩写：msg、sem和shm。 竖着看。我把每种ipc函数都分成三类：创建函数、控制函数和独立函数。创建函数和控制函数是三种ipc都有的，而独立函数指的是与具体ipc机制特性相关的函数。

• 创建函数（get函数）创建的是ipc对象的标识符（id），它们以ftok生成的键（key）为参数（以及其他参数）生成。
• 控制函数（ctl函数）控制的是对应ipc数据结构的成员属性，从而改变ipc对象的状态。

        实际上key和id都能唯一地标识一个ipc对象，但是之所以没有直接对key操作，而是拐弯对id进行操作，是因为id除了能唯一标识ipc对象之外，还包含其他信息（比如权限）。因此通过get函数生成的id，可以类比 文件描述符（fd），而get函数在功能上来说可以类比 open函数。         只能说ipc的id可以类比文件描述符fd，实际上它并不是fd的一种。不信你可以写个程序创建一个消息队列，然后进入死循环，去/proc/进程id/fd/目录下面看看有没有这个id值。fd是进程相关的，进程终止之后fd被释放，而ipc对象在进程结束之前如果没有显示的删除，那么及时进程结束了，它还独立存在。

int msgget(key_t key, int flag);
int semget(key_t key, int nsems, int flag);
int shmget(key_t key, size_t size, int flag);

        这个函数都有一个flag参数（由逻辑或组成），该参数也可类比open函数的flag参数，虽然取值不尽相同。这三个函数的flag取值是一样的。

• ipc_creat    如果key不存在，则创建(类似open函数的o_creat)
• ipc_excl       如果key存在，则返回失败(类似open函数的o_excl)
• ipc_nowait  如果需要等待，则直接返回错误

通常的用法是  ipc_creat|ipc_excl ，如果不存在key则创建它，如果已存在则返回失败（eexist）。                上面讲得是一个 类比的记忆与学习方法。另外我还提到了一个 印证，指的是和shell的命令相印证，linux中有三个命令是和system v的三个ipc相关的：

• ipcmk
• ipcrm
• ipcs

其中ipcmk命令用于创建ipc对象，来看一下它的三个主要选项：

        可知创建消息队列的时候选项后面是没有参数的，而创建信号量和共享内存的时候选项后面还有一参数（用于指明数量或大小）。正好信号量和共享内存的get函数也比消息队列多一个。

ctl函数

int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);     //有三参数和四参数两种，根据cmd的不同而不同
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

         三个ctl控制函数其实是在操作三种ipc机制对应的三种数据结构：

• msqid_ds
• semid_ds
• shmid_ds

        它们有共同的后缀—— id_ds。ds就是 data structure(数据结构)的意思。      此处要注意的是消息队列的对应的结构体名称，其前缀为msq而非msg（这个缩写有点违和，取了队列的首字母q）

        这些结构体中有一个 共同的成员就是前面提到的 ipc_perm。具体每个结构体的成员有谁，这里篇幅有限，不赘述，大家自行百度谷歌，或者去 man一下其对应的的 控制函数。大家在学习过程中就要一层一层的抽丝剥茧，看到函数的参数是结构体，就要去探究结构体的成员，看到它的成员也是结构体，那么就要继续探究。

这三个函数都有一个cmd参数（控制参数），不同的ipc机制它们的控制参数是不一样的。但是由几个控制参数是公共的（定义在ipc.h中）。下面以消息队列为例（也适用于信号量和共享内存）