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，
2、如printf，malloc。,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
3、有权限向其发送的进程 pid = -1：所有自己有权限向其发送信号的进程,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
4、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signal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
5、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
6、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_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, ,
7、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 In the Unix Environment (APUE) TCP/IP Illustrated volume 1, 2, 3 Unix Network Programming (UNP) volume 1, 2 1999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 FIF
8、O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(fde
9、s) 0) close(fdes0);write(fdes1, “Hmmmmmmmmmmm”, 12);/* 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 */else char buf4096; 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SIG
10、PIPE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：$ mk
11、fifo 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
12、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.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,
13、 );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/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!,
