day33

1. 常见信号编号及含义

· SIGHUP：终端挂起或控制进程终止

· SIGINT：键盘中断（Ctrl+C）

· SIGQUIT：键盘退出（Ctrl+\）

· SIGILL：非法指令

· SIGTRAP：调试断点/陷阱

· SIGABRT：异常终止（调用abort）

· SIGBUS：总线错误

· SIGFPE：浮点异常

· SIGKILL：强制终止（不可忽略、不可捕捉）

· SIGUSR1：用户自定义信号1

· SIGSEGV：段错误（无效内存访问）

· SIGUSR2：用户自定义信号2

· SIGALRM：定时器超时（alarm触发）

· SIGTERM：终止信号（可被捕捉或忽略）

· SIGCHLD：子进程状态变化（结束或暂停）

· SIGCONT：继续执行被暂停的进程

· SIGSTOP：暂停进程（不可忽略、不可捕捉）

· SIGTSTP：挂起信号（Ctrl+Z）

· SIGPIPE：管道破裂（写端无读端）

· SIGIO：异步I/O信号

· 实时信号：SIGRTMIN 至 SIGRTMAX 范围，用于实时应用

2. 关键信号特性

· SIGINT：由键盘 Ctrl+C 触发，默认终止进程。

· SIGQUIT：由键盘 Ctrl+\ 触发，默认终止并产生核心转储。

· SIGKILL：不能被忽略或捕捉，只能执行默认终止操作。

· SIGSEGV：段错误时产生，通常由非法内存访问触发。

· SIGPIPE：向无读端的管道写入时产生，默认终止进程。

· SIGALRM：由 alarm 函数定时触发，默认终止进程。

· SIGCHLD：子进程结束时发送给父进程，默认被忽略，常被捕捉用于回收子进程。

· SIGSTOP：暂停进程执行，不可被忽略或捕捉。

· SIGTSTP：由键盘 Ctrl+Z 触发，默认暂停进程。

第二部分：信号操作函数

1. signal（改变信号处理方式）

· 功能：修改指定信号的处理方式。

· 三种处理方式：

· 缺省：按系统默认方式处理。

· 忽略：信号到达时不执行任何操作。

· 捕捉：调用用户自定义的处理函数。

· 返回值：成功返回上一次注册的处理函数指针，失败返回错误标识。

2. pause（让进程睡眠）

· 功能：使调用进程进入睡眠状态，直到收到一个信号。

· 特点：进程会一直阻塞，直到有信号递达并处理完毕。

3. alarm（设置定时器）

· 功能：在指定秒数后向调用进程发送 SIGALRM 信号。

· 特点：每个进程只有一个定时器，重复调用会重置定时时间。

4. kill（发送信号）

· 功能：向指定进程发送信号。

· 参数：目标进程的PID和要发送的信号编号。

· 成功返回0，失败返回-1。

第三部分：IPC对象概述

1. IPC对象概念

IPC对象是内核中的内存文件，每个IPC对象可以创建一种通信机制，包括消息队列、共享内存和信号量数组。

2. IPC对象查看与管理命令

· 查看命令：

· 查看所有IPC对象

· 查看消息队列

· 查看共享内存

· 查看信号量数组

· 删除命令：通过IPC对象名称（Key值）或ID号删除对应的IPC对象。

第四部分：消息队列

1. 消息队列操作步骤

· 创建IPC对象名称（获取Key值）

· 创建消息队列

· 向队列发送消息

· 从队列接收消息

· 控制/删除消息队列

2. ftok（生成IPC键值）

· 功能：根据目录路径和项目ID生成唯一的IPC对象键值（Key）。

· 参数：一个存在的目录路径和一个8位项目ID。

· 返回值：成功返回Key值，失败返回-1。

3. msgget（创建消息队列）

· 功能：根据Key值创建或获取消息队列ID。

· 标志选项：不存在则创建；存在则报错。

· 返回值：成功返回消息队列ID，失败返回-1。

4. msgsnd（发送消息）

· 功能：向指定的消息队列发送一条消息。

· 参数要点：消息队列ID、消息结构体指针、消息数据大小、标志（默认0）。

· 消息结构需包含消息类型和消息数据两部分。

5. msgrcv（接收消息）

· 功能：从指定的消息队列接收一条消息。

· 参数要点：消息队列ID、存放消息的缓冲区指针、最大接收字节数、消息类型筛选值、标志。

· 可通过消息类型参数指定接收特定类型的消息。

· 返回值：成功返回实际接收的字节数，失败返回-1。

6. msgctl（控制消息队列）

· 功能：对消息队列执行控制操作。

· 支持的操作包括：获取队列状态信息、修改队列权限、删除消息队列。

第五部分：共享内存

1. 共享内存特点

共享内存是进程间通信效率最高的形式，多个进程通过将同一块物理内存映射到各自的虚拟地址空间，实现数据的直接共享访问。

2. 共享内存操作步骤

· 创建IPC对象名称（获取Key值）

· 创建共享内存

· 将进程地址映射到共享内存中

· 使用共享内存空间

· 解除映射

· 销毁共享内存空间

3. shmget（创建共享内存）

· 功能：根据Key值创建共享内存段。

· 参数要点：Key值、共享内存大小、创建标志。

· 标志选项：不存在则创建；存在则报错。

4. shmat（映射共享内存）

· 功能：将共享内存映射到当前进程的虚拟地址空间。

· 参数要点：共享内存ID、映射地址（一般传NULL由系统自动选择）、标志（默认0）。

· 返回值：成功返回映射后的地址，失败返回-1。

5. shmdt（解除映射）

· 功能：从当前进程的虚拟地址空间中解除共享内存的映射。

· 参数：映射到共享内存的起始地址。

· 解除映射后，进程不能再访问该共享内存。

6. shmctl（控制共享内存）

· 功能：对共享内存执行控制操作。

· 支持的操作包括：获取属性信息、修改权限、删除共享内存。

第六部分：有名信号量（信号灯）

1. 信号量概念

信号量是用于进程间同步与互斥的计数器，可用于控制多个进程对共享资源的访问。

2. semget（创建信号量数组）

· 功能：根据Key值创建信号量数组。

· 参数要点：Key值、信号量个数、创建标志。

· 返回值：成功返回信号量数组ID，失败返回-1。

3. semctl（控制信号量）

· 功能：对信号量数组执行控制操作。

· 参数要点：信号量ID、要操作的下标、命令。

· 支持的操作包括：删除信号量数组、设置信号量的值等。

4. semop（申请和释放信号量）

· 功能：对信号量执行原子操作（申请或释放资源）。

· 参数要点：信号量ID、操作结构体数组指针、操作个数。

· 操作结构体包含三个字段：信号量下标、操作值（正数为释放，负数为申请）、操作标志。

第七部分：关键概念辨析

消息队列 vs 共享内存 vs 信号量

· 消息队列：以消息为单位传递数据，支持按类型接收，适合有格式的数据通信。

· 共享内存：直接映射共享数据区，传输效率最高，但需配合同步机制使用。

· 信号量：用于进程间同步与互斥，不传输数据，仅控制资源访问权限。

有名信号量 vs 无名信号量

· 无名信号量用于线程间同步或亲缘进程间同步。

· 有名信号量通过IPC键值创建，可用于任意进程间同步。

信号 vs 信号量

· 信号是异步通知机制，用于事件通知。

· 信号量是同步机制，用于资源计数与访问控制。

shmat 与 shmdt 的配对使用

· 每次shmat映射后，使用完毕必须调用shmdt解除映射，避免进程虚拟地址空间泄漏。