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1、Unix程序设计基础 第三讲,谢翰2004-2-10,Reviews of last class,进程独立地址空间的指令序列五种状态基本状态：新建，就绪，运行，睡眠，僵死状态转换图进程ID，子进程，父进程Unix下的多进程编程fork与execve：进程的创建与程序的运行wait,waitpid：回收子进程的退出状态,Reviews of last class,信号是Unix操作系统用来通知进程发生了某种事件的一种手段。也称为软件中断几个常用的信号信号编程signal与sigaction：改变信号动作alarm：设置闹钟不可重入函数：在函数返回之前不可再次被调用，如printf，malloc。
2、,信号编程（续）,功能更强的改变信号动作函数：sigaction。解决早期signal函数的不可靠问题：在信号处理过程中再次收到这个信号怎么办？一般情况下用不到，请自己看书。发送信号函数kill与raise。函数原型：#include int kill(pid_t pid,int sig);int raise(int sig);,信号的发送,kill给进程号为pid的进程发送一个sig信号pid 0：发送给进程ID为pid的进程pid=0：发送给与自己同组，并且自己有权限向其发送的进程pid-1：发送给进程组ID为-pid的进程，并且自己有权限向其发送的进程pid=-1：所有自己有权限向其发送
3、信号的进程,信号的发送,raise调用给自己发关一个sig信号。因此，raise(sig);等价于kill(getpid(),sig);发送信号的shell命令：kill。在默认情况下发送的是SIGTERM信号$kill 12345 等价于$kill TERM 12345，都是向进程12345发送一个SIGTERM信号。$kill KILL 12345，向进程12345发送一个SIGKILL信号,信号的屏蔽,在一段时间内屏蔽掉某些信号，让当前进程接收不到这些信号。与忽略信号（remember？）不同，被屏蔽的信号会被保存起来（但不排队），在屏蔽解除后会被进程收到。注意一点：一般情况下用sign
4、al函数设置信号动作，在某信号处理过程中，该信号是被屏蔽的。,实例：SIGCHLD信号,不详细讲关于信号屏蔽的系统调用，因为不是很重要，而且内容太多。但我想通过一个例子来让大家了解信号屏蔽：某个进程通过调用fork创建多个子进程：for(i=0;i n;i+)if(pid=fork()=0)break;,实例：SIGCHLD信号,当父进程给束之前，必须调用wait来回收子进程的退出状态，如：for(i=0;i n;i+)wait(但这就存在一个问题：只有当父进程结束子进程的状态才能被回收，子进程占用的进程表项才可以被释放。能不能子进程一结束就把它回收？,实例：SIGCHLD信号,回顾上一结，有
5、一个信号叫做SIGCHLD，当子进程停止或结束，父进程将收到一个SIGCHLD信号，默认动作是忽略。我们自然会想到在SIGCHLD信号的处理函数中调用wait。于是：void sig_chld(int signo)int status;wait(,实例：SIGCHLD信号,当然我们还要设置SIGCHLD的处理函数：signal(SIGCHLD,sig_chld);好像已经大功告成，但实际上却存在问题。（程序演示）我们看到，系统中留下了很多僵死的进程，说明它们的退出状态并没有被回收，这是为什么？,实例：SIGCHLD信号,解答：前面说到，在信号处理过程中，相同的信号是被屏蔽的。也就是说，在sig
6、_chld过程中进程是不会再收到SIGCHLD信号的。被屏蔽的信号被保存下来，在sig_chld返回之后进程会收到被屏蔽的信号。但是，被屏蔽信号的保存是不排队的，也就是说，进程知道在信号屏蔽过程中有没有收到这个信号，而无法知道收到几个。,实例：SIGCHLD信号,结果：父进程只回收到了某些子进程的退出状态。解决办法：这样子改写sig_chld函数：void sig_chld(int signo)int status;while(waitpid(-1,进程间通信（IPC）,著名Unix与网络专家Richard Stevens，有多本Unix著作，本本经典。Advanced Programming
7、 In the Unix Environment(APUE)TCP/IP Illustrated volume 1,2,3Unix Network Programming(UNP)volume 1,21999年9月30号去世TT，UNP volume 3没有写完。,进程间通信（IPC）,UNP volume 2：用了一本书来讲IPC所以，我不可能在半节课之内涵盖IPC的各个方面，只能讲一些最基本，也是最重要的：管道通信FIFO通信,管道通信,最古老的Unix IPC工具，一个进程从管道一头写数据，另一个进程从管道另一头读数据。相通信方式是单向的。（演示shell下的管道通信）先了解一下进程创建
8、过程中文件描述字的继承。,单个进程打开两个文件,fork之后,管道通信,创建管道pipe函数原型：#include int pipe(int fdes2);pipe函数成功后，内核打开两个文件描述字fdes0，fdes1。fdes0输入端，fdes1为输出端。,当进程调用了pipe,fork被调用后,两个进程分别关闭一个端,int main(void)pid_t pid;int fdes2;if(pipe(fdes)0)close(fdes0);write(fdes1,“Hmmmmmmmmmmm”,12);/*1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2*/else char buf4096
9、;ssize_t n;close(fdes1)n=read(fdes0,buf,4096);if(n=0)bufn=0;printf(“%sn”,buf);return 0;,管道破裂,如果一个管道的读端已经关闭，进程还继续向写端写数据，如：pipe(fdes);close(fdes0);write(fdes1,“Let me die”,10);则进程会收到一个SIGPIPE信号，表示管道破裂。默认动作为结束进程。读一个写端已经关闭的管道则read返回0。,FIFO通信,FIFO是一种特殊设备文件，又称为有名管道。操作方法与普通文件相同。对于普通文件，我们可以从文件任一位置读数据，也可以从任一
10、位置写数据；数据读完不会消失。但对FIFO来说，我们只能从文件头读数据，从文件尾写数据。数据被某进程读走之后就会消失。（实例演示）,FIFO相关的调用和shell命令,创建设备文件FIFO：mkfifo 函数原型：#include#include int mkfifo(const char*filename,mode_t mode);shell命令：$mkfifo m 0600 fifo1,线程简介,Linux下的clone系统调用可以实现比fork更多的功能，比如让创建出来的子进程分享父进程的地址空间。习惯上把这些与父进程分享地址空间的子进程称为线程（Thread）。不同的系统对线程有不一样
11、的定义，但相同之处是它比进程的开消小，因此也被称为是轻量级进程。,线程简介,因为地址空间共享使得线程之间的通信非常方便，但必须特别注意数据一致性。Posix定了标准的线程接口，请参考UNP volume 1，Chapter 23,高级IO,I/O的方式有很多种，我们之前使用的IO方式的特点是：单路：只能等待一个fd可读或可写阻塞：睡眠直到fd可读或可写同步：read和write必须结束才返回？因此有与之对应的：多路：同时等待多个fd可读或可写非阻塞：fd不可读或不可写立即返回异步：I/O没有结束read和write也可返回,非阻塞I/O,以非阻塞方式打开一个文件，如：fd=open(“love
12、.txt”,O_RDWR|O_NONBLOCK,0);也可以用fcntl让一个已经打开的文件描述字变成非阻塞：flags=fcntl(fd,F_GETFL,0);fcntl(fd,F_SETFL,flags|O_NONBLOCK);,非阻塞I/O,对一个非阻塞的fd来说，如果它无数据可读，则read(fd,);返回-1，errno的值被置为EAGAIN；同样，如果它暂时不可写，write(fd,);返回-1，errno=EAGAIN。（阻塞式I/O在这两种情况下都是等待）。注意：应当区为无数据可读与文件已经读到结尾。后者read返回0，无论阻塞否。非阻塞I/O经常与多路I/O配合使用。,多路I
13、/O,想像一个fd集合fdset，以及一个函数fun，我们指定：调用fun(fdset)进程进入睡眠，直到fdset中至少有一个fd可读，此时fun返回并把可读的fd保存在fdset中。这样做的好处是，我们可以同时从多个fd中等待数据，如果某一个可读我们就从中读取，否则就睡眠。,多路I/O,Unix下就存在这种的一个fun，但它的功能更加强大。它就是select（在有的系统下为poll，Linux都支持）函数原型：#include#include int select(int maxfdp1,fd_set*readfds,fd_set*writefds,fd_set*exceptfds,struct timeval*timeout);,多路I/O,函数的声明太复杂。下面通过编写一个程序来综合的演示多路I/O，非阻塞I/O，以及FIFO。Lets go!,
