Linux系統(tǒng)是一個多進(jìn)程的系統(tǒng)，它的進(jìn)程之間具有并行性、互不干擾等特點。也就是說，每個進(jìn)程都是一個獨(dú)立的運(yùn)行單位，擁有各自的權(quán)利和責(zé)任。其中，各個進(jìn)程都運(yùn)行在獨(dú)立的虛擬地址空間，因此，即使一個進(jìn)程發(fā)生異常，它也不會影響到系統(tǒng)中的其他進(jìn)程。

Linux進(jìn)程是一個具有獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合的一次可以并發(fā)執(zhí)行的運(yùn)行活動，是處于活動狀態(tài)的計算機(jī)程序。進(jìn)程作為構(gòu)成系統(tǒng)的基本細(xì)胞，不僅是系統(tǒng)內(nèi)部獨(dú)立運(yùn)行的實體，而且是獨(dú)立競爭資源的基本實體。

Linux進(jìn)程是一個程序的一次執(zhí)行的過程，同時也是資源分配的最小單元。它和程序是有本質(zhì)區(qū)別的，程序是靜態(tài)的，它是一些保存在磁盤上的指令的有序集合，沒有任何執(zhí)行的概念；進(jìn)程是一個動態(tài)的概念，它是程序執(zhí)行的過程，包括了動態(tài)創(chuàng)建、調(diào)度和消亡的整個過程。它是程序執(zhí)行和資源管理的最小單位。

進(jìn)程是程序的執(zhí)行過程，根據(jù)它的生命周期可以劃分成3種狀態(tài)：(1)、執(zhí)行態(tài)：該進(jìn)程正在運(yùn)行，即進(jìn)程正在占用CPU；(2)、就緒態(tài)：進(jìn)程已經(jīng)具備執(zhí)行的一切條件，正在等待分配CPU的處理時間片；(3)、等待態(tài)(阻塞態(tài))：進(jìn)程不能使用CPU，若等待事件發(fā)生（等待的資源分配到）則可將其喚醒。

導(dǎo)致進(jìn)程終止的三種情況：正常終止、異常終止、外部干擾。

終止進(jìn)程的主要操作過程如下；(1)、找到指定進(jìn)程的PCB；(2)、終止該進(jìn)程的運(yùn)行；(3)、回收該進(jìn)程所占用的全部資源；(4)、終止其所有子孫進(jìn)程，回收它們所占用的全部資源；(5)、將被終止進(jìn)程的PCB從原來隊列中摘走。

進(jìn)程阻塞的過程如下：(1)、立即停止當(dāng)前進(jìn)程的執(zhí)行；(2)、現(xiàn)行進(jìn)程的CPU現(xiàn)場保存；(3)、現(xiàn)行狀態(tài)由“運(yùn)行”改為“阻塞”；(4)、轉(zhuǎn)到進(jìn)程調(diào)度程序。

Linux 系統(tǒng)的進(jìn)程狀態(tài)模型的各種狀態(tài)：用戶狀態(tài)、內(nèi)核狀態(tài)、內(nèi)存中就緒、內(nèi)存中睡眠、就緒且換出、睡眠且換出、被搶先、創(chuàng)建狀態(tài)、僵死狀態(tài)。

進(jìn)程的上下文是由用戶級上下文、寄存器上下文以及系統(tǒng)級上下文組成。主要內(nèi)容是該進(jìn)程用戶空間內(nèi)容、寄存器內(nèi)容以及與該進(jìn)程有關(guān)的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。當(dāng)系統(tǒng)收到一個中斷、執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用或內(nèi)核做上下文切換時，就會保存進(jìn)程的上下文。一個進(jìn)程是在它的上下文中運(yùn)行的，若要調(diào)度進(jìn)程，就要進(jìn)行上下文切換。

在Linux系統(tǒng)中，用戶創(chuàng)建一個進(jìn)程的唯一方法就是使用系統(tǒng)調(diào)用fork。

Linux系統(tǒng)調(diào)用exit，是進(jìn)程用來終止執(zhí)行時調(diào)用的。進(jìn)程發(fā)出該調(diào)用，內(nèi)核就會釋放該進(jìn)程所占的資源，釋放進(jìn)程上下文所占的內(nèi)存空間，保留進(jìn)程表項，將進(jìn)程表項中紀(jì)錄進(jìn)程狀態(tài)的字段設(shè)為僵死狀態(tài)。內(nèi)核在進(jìn)程收到不可捕捉的信號時，會從內(nèi)核內(nèi)部調(diào)用exit，使得進(jìn)程退出。父進(jìn)程通過wait得到其子進(jìn)程的進(jìn)程表項中記錄的計時數(shù)據(jù)，并釋放進(jìn)程表項。最后，內(nèi)核使得進(jìn)程1（init 進(jìn)程，init進(jìn)程是系統(tǒng)所有進(jìn)程的起點，它的進(jìn)程號是1。）接收終止執(zhí)行的進(jìn)程的所有子進(jìn)程。如果有子進(jìn)程僵死，就向init 進(jìn)程發(fā)出一個SIGCHLD 的軟中斷信號。

一個進(jìn)程通過調(diào)用wait來與它的子進(jìn)程同步，如果發(fā)出調(diào)用的進(jìn)程沒有子進(jìn)程則返回一個錯誤，如果找到一個僵死的子進(jìn)程就取子進(jìn)程的PID及退出時提供給父進(jìn)程的參數(shù)。如果有子進(jìn)程，但沒有僵死的子進(jìn)程，發(fā)出調(diào)用的進(jìn)程就睡眠在一個可中斷的級別上，直到收到一個子進(jìn)程僵死（SIGCLD）的信號或其他信號。

進(jìn)程控制的一個主要內(nèi)容就是對其他程序引用。該功能是通過系統(tǒng)調(diào)用exec來實現(xiàn)的，該調(diào)用將一個可執(zhí)行的程序文件讀入，代替發(fā)出調(diào)用的進(jìn)程執(zhí)行。內(nèi)核讀入程序文件的正文，清除原先進(jìn)程的數(shù)據(jù)區(qū)，清除原先用戶軟中斷信號處理函數(shù)的地址，當(dāng)exec調(diào)用返回時，進(jìn)程執(zhí)行新的正文。

Linux系統(tǒng)是一個分時系統(tǒng)，內(nèi)核給每個進(jìn)程分一個時間片，該進(jìn)程的時間片用完就會調(diào)度另一個進(jìn)程執(zhí)行。

進(jìn)程調(diào)度分成兩個部分，一個是調(diào)度的時機(jī)，即什么時候調(diào)度；一個是調(diào)度的算法，即如何調(diào)度和調(diào)度哪個進(jìn)程。

fork函數(shù)啟動一個新的進(jìn)程，這個進(jìn)程幾乎是當(dāng)前進(jìn)程的一個拷貝：子進(jìn)程和父進(jìn)程使用相同的代碼段；子進(jìn)程復(fù)制父進(jìn)程的堆棧段和數(shù)據(jù)段。這樣，父進(jìn)程的所有數(shù)據(jù)都可以留給子進(jìn)程，但是，子進(jìn)程一旦開始運(yùn)行，雖然它繼承了父進(jìn)程的一切數(shù)據(jù)，但實際上數(shù)據(jù)卻已經(jīng)分開，相互之間不再有影響了，也就是說，它們之間不再共享任何數(shù)據(jù)了。它們再要交互信息時，只有通過進(jìn)程間通信來實現(xiàn)。

對于父進(jìn)程，fork函數(shù)返回了子程序的進(jìn)程號，而對于子程序，fork函數(shù)則返回零。在操作系統(tǒng)中，我們用ps函數(shù)就可以看到不同的進(jìn)程號，對父進(jìn)程而言，它的進(jìn)程號是由比它更低層的系統(tǒng)調(diào)用賦予的，而對于子進(jìn)程而言，它的進(jìn)程號即是fork函數(shù)對父進(jìn)程的返回值。

實際執(zhí)行fork時，物理空間上兩個進(jìn)程的數(shù)據(jù)段和堆棧段都還是共享著的，當(dāng)有一個進(jìn)程寫了某個數(shù)據(jù)時，這時兩個進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)才有了區(qū)別，系統(tǒng)就將有區(qū)別的"頁"從物理上也分開。系統(tǒng)在空間上的開銷就可以達(dá)到最小。

系統(tǒng)調(diào)用exec是用來執(zhí)行一個可執(zhí)行文件來代替當(dāng)前進(jìn)程的執(zhí)行映像。需要注意的是，該調(diào)用并沒有生成新的進(jìn)程，而是在原有進(jìn)程的基礎(chǔ)上，替換原有進(jìn)程的正文，調(diào)用前后是同一個進(jìn)程，進(jìn)程號PID不變。但執(zhí)行的程序變了（執(zhí)行的指令序列改變了）。

系統(tǒng)調(diào)用exec和fork經(jīng)常結(jié)合使用，父進(jìn)程fork一個子進(jìn)程，在子進(jìn)程中調(diào)用exec來替換子進(jìn)程的執(zhí)行映像，并發(fā)的執(zhí)行一些操作。

系統(tǒng)調(diào)用exit的功能是終止發(fā)出調(diào)用的進(jìn)程。

系統(tǒng)調(diào)用wait的功能是發(fā)出調(diào)用的進(jìn)程只要有子進(jìn)程，就睡眠直到它們中的一個終止為止。

函數(shù)調(diào)用sleep可以用來使進(jìn)程掛起指定的秒數(shù)。

獲得進(jìn)程相關(guān)的ID：與進(jìn)程相關(guān)的ID有，(1)、真正用戶標(biāo)識號（UID）：該標(biāo)識號負(fù)責(zé)標(biāo)識運(yùn)行進(jìn)程的用戶；(2)、有效用戶標(biāo)識號（EUID）：該標(biāo)識號負(fù)責(zé)標(biāo)識以什么用戶身份來給新創(chuàng)建的進(jìn)程賦所有權(quán)、檢查文件的存取權(quán)限和檢查通過系統(tǒng)調(diào)用kill向進(jìn)程發(fā)送軟中斷信號的許可權(quán)限；(3)、真正用戶組標(biāo)識號(GID)：負(fù)責(zé)標(biāo)識運(yùn)行進(jìn)程的用戶所屬的組ID；(4)、有效用戶組標(biāo)識號(EGID)：用來標(biāo)識目前進(jìn)程所屬的用戶組。可能因為執(zhí)行文件設(shè)置set-gid位而與gid不同；(5)、進(jìn)程標(biāo)識號(PID)：用來標(biāo)識進(jìn)程；(6)、進(jìn)程組標(biāo)識號(process group ID)：一個進(jìn)程可以屬于某個進(jìn)程組。可以發(fā)送信號給一組進(jìn)程。注意，它不同與gid。

如果要獲得進(jìn)程的用戶標(biāo)識號，用getuid調(diào)用。調(diào)用geteuid是用來獲得進(jìn)程的有效用戶標(biāo)識號。

如果要獲得運(yùn)行進(jìn)程的用戶組ID，使用getgid調(diào)用來獲得真正的用戶組ID，用getegid獲得有效的用戶組ID。

如果要獲得進(jìn)程的ID，使用getpid調(diào)用；要獲得進(jìn)程的父進(jìn)程的ID，使用getppid調(diào)用。

如果要獲得進(jìn)程所屬組的ID，使用getpgrp調(diào)用；若要獲得指定PID進(jìn)程所屬組的ID用getpgid調(diào)用。

調(diào)用setuid為當(dāng)前發(fā)出調(diào)用的進(jìn)程設(shè)置真正和有效用戶ID。參數(shù)uid是新的用戶標(biāo)識號（該標(biāo)識號應(yīng)該在/etc/passwd文件中存在）。調(diào)用setgid設(shè)置當(dāng)前發(fā)出調(diào)用的進(jìn)程的真正、有效用戶組ID。該調(diào)用允許進(jìn)程指定進(jìn)程的用戶組ID為參數(shù)gid，如果進(jìn)程的有效用戶ID不是超級用戶，該參數(shù)gid必須等于真正用戶組ID、有效用戶組ID中的一個。

調(diào)用setpgrp用來將發(fā)出調(diào)用的進(jìn)程的進(jìn)程組ID設(shè)置成與該進(jìn)程的PID相等。注意，以后由這個進(jìn)程派生的子進(jìn)程都擁有該進(jìn)程組ID（除非修改子進(jìn)程的進(jìn)程組ID）。調(diào)用setpgid用來將進(jìn)程號為參數(shù)pid的進(jìn)程的進(jìn)程組ID設(shè)定為參數(shù)pgid。如果參數(shù)pid為0，則修改發(fā)出調(diào)用進(jìn)程的進(jìn)程組ID。

chdir是用來將進(jìn)程的當(dāng)前工作目錄改為由參數(shù)指定的目錄。

系統(tǒng)調(diào)用chroot用來改變發(fā)出調(diào)用進(jìn)程的根（“/”）目錄。

系統(tǒng)調(diào)用nice用來改變進(jìn)程的優(yōu)先權(quán)。

所謂僵尸進(jìn)程，是指使用fork后，子進(jìn)程先于父進(jìn)程結(jié)束，但是因為父子進(jìn)程間依然有關(guān)系，那么子進(jìn)程實際上不會真正意義上終結(jié)，如果查看當(dāng)前進(jìn)程表，會發(fā)現(xiàn)該進(jìn)程依然存在。僵尸進(jìn)程是非常特殊的一種，它已經(jīng)放棄了幾乎所有內(nèi)存空間，沒有任何可執(zhí)行代碼，也不能被調(diào)度，僅僅在進(jìn)程列表中保留一個位置，記載該進(jìn)程的退出狀態(tài)等信息供其他進(jìn)程收集，除此之外，僵尸進(jìn)程不再占有任何內(nèi)存空間。

系統(tǒng)對一個用戶可以同時運(yùn)行的進(jìn)程數(shù)是有限制的，對超級用戶沒有該限制，但也不能超過進(jìn)程表的最大表項的數(shù)目。

Linux下一個進(jìn)程在內(nèi)存里有三部的數(shù)據(jù)，就是"代碼段"、"堆棧段"和"數(shù)據(jù)段"。這三個部分也是構(gòu)成一個完整的執(zhí)行序列的必要的部分。"代碼段"，顧名思義，就是存放了程序代碼的數(shù)據(jù)，假如機(jī)器中有數(shù)個進(jìn)程運(yùn)行相同的一個程序，那么它們就可以使用相同的代碼段。"堆棧段"存放的就是子程序的返回地址、子程序的參數(shù)以及程序的局部變量。而數(shù)據(jù)段則存放程序的全局變量，常數(shù)以及動態(tài)數(shù)據(jù)分配的數(shù)據(jù)空間（比如用malloc 之類的函數(shù)取得的空間）。系統(tǒng)如果同時運(yùn)行數(shù)個相同的程序，它們之間就不能使用同一個堆棧段和數(shù)據(jù)段。

test_fork1.cpp：

//fork函數(shù)的使用
//輸出結(jié)果的順序和進(jìn)程調(diào)度的順序有關(guān)
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/uio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>extern int errno;int main()
{char buf[100];pid_t cld_pid;int fd;int status;if ((fd = open("temp", O_CREAT|O_TRUNC|O_RDWR,S_IRWXU)) == -1) {printf("open error %d\n",errno);exit(1);}strcpy(buf, "This is parent process write\n");if ((cld_pid = fork()) == 0) { /* 這里是子進(jìn)程執(zhí)行的代碼 */strcpy(buf, "This is child process write\n");printf("This is child process\n");printf("My PID(child) is %d\n", getpid()); /*打印出本進(jìn)程的ID*/printf("My parent PID is %d\n", getppid()); /*打印出父進(jìn)程的ID*/write(fd, buf, strlen(buf));close(fd);exit(0);} else { /* 這里是父進(jìn)程執(zhí)行的代碼 */printf("This is parent process\n");printf("My PID(parent) is %d\n",getpid());/*打印出本進(jìn)程的ID*/printf("My child PID is %d\n", cld_pid);/*打印出子進(jìn)程的ID*/write(fd, buf, strlen(buf));close(fd);}//父子進(jìn)程是彼此相互獨(dú)立運(yùn)行的，所以要想讓父進(jìn)程等待子進(jìn)程，只需使用wait()系統(tǒng)調(diào)用。wait(&status); /* 如果此處沒有這一句會如何？*/return 0;
}

test_fork2.cpp：

//fork的使用
//屏幕上交替出現(xiàn)子進(jìn)程與父進(jìn)程各打印出的一千條信息
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/uio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>int main()
{int i;if (fork() == 0)	{/* 子進(jìn)程程序 */for (i = 1; i <1000; i ++)printf("This is child process\n");} else {/* 父進(jìn)程程序*/for (i = 1; i <1000; i ++)printf("This is parent process\n");}return 0;
}

test_fork3.cpp：

//waitpid的使用
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>int main()
{pid_t pc, pr;pc=fork();if (pc<0) /* 如果fork 出錯 */printf("Error occured on forking.\n");else if (pc == 0) {/* 如果是子進(jìn)程 */sleep(10);/* 睡眠10 秒 *///exit(0);return 0;}/* 如果是父進(jìn)程 */do {pr = waitpid(pc, NULL, WNOHANG); /* 使用了WNOHANG 參數(shù)，waitpid 不會在這里等待 */if (pr == 0) {/* 如果沒有收集到子進(jìn)程 */printf("No child exited\n");sleep(1);}} while (pr == 0); /* 沒有收集到子進(jìn)程，就回去繼續(xù)嘗試 */if (pr == pc)printf("successfully get child %d\n", pr);elseprintf("some error occured\n");return 0;
}

test_fork4.cpp：

//fork的使用
//此代碼來自：http://www.linuxidc.com/Linux/2013-06/85903p6.htm
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>int main()
{pid_t child1, child2, child;/*先創(chuàng)建子進(jìn)程1*/child1 = fork();/*子進(jìn)程1的出錯處理*/if (child1 == -1) {printf("Child1 fork error\n");exit(1);  /*異常退出*/} else if(child1 == 0) { /*在子進(jìn)程1中調(diào)用execlp()函數(shù)*/printf("I am child1 and I execute 'ls -l'\n");if (execlp("ls", "ls", "-l", NULL) < 0) {printf("Child1 execlp error\n");}} else {/*在父進(jìn)程中再創(chuàng)建進(jìn)程2,然后等待兩個子進(jìn)程的退出*/child2 = fork();/*子進(jìn)程2的出錯處理*/if (child2 == -1) {printf("Child2 fork error\n");exit(1);} else if (child2 == 0) {/*在子進(jìn)程2中使其暫停5s*/printf("I am child2. I will sleep for 5 seconds!\n");sleep(5);printf("I am child2. I have awaked and I will exit!\n");exit(0);}printf("I am father progress\n");child = waitpid(child1, NULL, 0);/*阻塞式等待*/if (child == child1) printf("I am father progress. I get child1 exit code:%d\n", child);elseprintf("Error occured!\n");do {child = waitpid(child2, NULL, WNOHANG);/*非阻塞式等待*/if (child == 0) {printf("I am father progress. The child2 progress has not exited!\n");sleep(1);}} while (child == 0);if (child == child2)printf("I am father progress. I get child2 exit code:%d\n",child);elseprintf("Erroe occured!\n");}exit(0);
}

管道和信號是進(jìn)程間通信的兩種機(jī)制。操作系統(tǒng)中的每一個管道有兩個文件描述符，一個文件描述符用來讀，另一個用來寫。信號是一個軟件中斷，主要用于進(jìn)程間異步事件通知與進(jìn)程控制。

進(jìn)程間的通信類型有6種：(1)、管道(pipe)和有名管道(FIFO)；(2)、信號(signal)；(3)、共享內(nèi)存；(4)、消息隊列；(5)、信號量；(6)、套接字(socket)。

進(jìn)程間通信目的有5種：(1)、數(shù)據(jù)傳輸：一個進(jìn)程需要將它的數(shù)據(jù)發(fā)送給另一個進(jìn)程；(2)、共享數(shù)據(jù)：多個進(jìn)程想要共享數(shù)據(jù)，一個進(jìn)程對共享數(shù)據(jù)進(jìn)行修改后，別的進(jìn)程可以立刻看到；(3)、通知事件：一個進(jìn)程需要向另一個或一組進(jìn)程發(fā)送消息，通知它(它們)發(fā)生了某種事件(如進(jìn)程終止時要通知父進(jìn)程)；(4)、資源共享：多個進(jìn)程之間共享同樣的資源，為了做到這一點，需要內(nèi)核提供鎖和同步機(jī)制；(5)、進(jìn)程控制：有些進(jìn)程希望完全控制另一個進(jìn)程的執(zhí)行(如Debug進(jìn)程)，此時控制進(jìn)程希望能夠攔截另一個進(jìn)程的所有陷入和異常，并能夠及時知道它的狀態(tài)改變。

管道是Linux中最常用的進(jìn)程間通信的IPC機(jī)制。使用管道時，一個進(jìn)程的輸出可成為另外一個進(jìn)程的輸入。當(dāng)輸入/輸出的數(shù)據(jù)量特別大時，管道這種IPC機(jī)制非常有用。

在Linux中，通過將兩個file結(jié)構(gòu)指向同一個臨時的VFS索引節(jié)點，而兩個VFS索引節(jié)點又指向同一個物理頁而實現(xiàn)管道。

管道允許在進(jìn)程之間按先進(jìn)先出的方式傳送數(shù)據(jù)，管道也能使進(jìn)程同步執(zhí)行。管道傳統(tǒng)的實現(xiàn)方法是通過文件系統(tǒng)作為存儲數(shù)據(jù)的地方。有兩種類型的管道：一種是無名管道，簡稱為管道；另一種是有名管道，也稱為FIFO。進(jìn)程使用系統(tǒng)調(diào)用open來打開有名管道，使用系統(tǒng)調(diào)用pipe來建立無名管道。使用無名管道通訊的進(jìn)程，必須是發(fā)出pipe調(diào)用的進(jìn)程及其子進(jìn)程。使用有名管道通訊的進(jìn)程沒有上述限制。

系統(tǒng)調(diào)用dup是用來復(fù)制一個文件描述符，也就是將進(jìn)程u區(qū)的文件描述符表中的一項復(fù)制一份，使得這兩項同時指向系統(tǒng)文件表的同一表項。

pipe管道：若要創(chuàng)建一個簡單的管道，可以使用系統(tǒng)調(diào)用pipe()，它接收一個參數(shù)，也就是一個包括兩個整數(shù)的數(shù)組。如果系統(tǒng)調(diào)用成功，此數(shù)組將包括管道使用的兩個文件描述符，一個為讀端，一個為寫端。pipe管道是半雙工的，數(shù)據(jù)只能向一個方向流動；需要雙方通信時，需要建立起兩個管道；只能用于父子進(jìn)程或者兄弟進(jìn)程之間。管道主要用于父子進(jìn)程間通信。實際上，通常先創(chuàng)建一個管道，再通過fork函數(shù)創(chuàng)建一個子進(jìn)程，其實pipe的兩個文件描述符指向相同的內(nèi)存空間，只不過filedes[1]有寫權(quán)限，filedes[0]有讀權(quán)限。

由于進(jìn)程的文件描述符0指向標(biāo)準(zhǔn)輸入(鍵盤),1指向標(biāo)準(zhǔn)輸出(屏幕)，2指向標(biāo)準(zhǔn)錯誤(屏幕)，所以進(jìn)程可用的文件描述符從3開始。進(jìn)程是通過對文件描述符的操作從而實現(xiàn)對文件描述符所指向文件的操作。

標(biāo)準(zhǔn)流管道：管道的操作也支持文件流模式，這種管道稱為標(biāo)準(zhǔn)流管道。標(biāo)準(zhǔn)流管道通過popen()創(chuàng)建一個管道popen()會調(diào)用fork()產(chǎn)生一個子進(jìn)程，執(zhí)行一個shell以運(yùn)行命令來開啟一個進(jìn)程，并把執(zhí)行結(jié)果寫入管道中，然后返回一個文件指針。程序通過文件指針可讀取管道中的內(nèi)容。使用popen()創(chuàng)建的標(biāo)準(zhǔn)流管道，需要用pclose()進(jìn)行關(guān)閉。

命名管道(FIFO)：和一般的管道基本相同，但也有一些顯著的不同，(1)、命名管道是在文件系統(tǒng)中作為一個特殊的設(shè)備文件而存在的；(2)、不同祖先的進(jìn)程之間可以通過命名管道共享數(shù)據(jù)；(3)、當(dāng)共享命名管道的進(jìn)程執(zhí)行完所有的I/O操作以后，命名管道將繼續(xù)保存在文件系統(tǒng)中，以便以后使用；(4)、普通管道只能由父子兄弟等相關(guān)進(jìn)程使用，它們共同的祖先進(jìn)程創(chuàng)建了管道。但是，通過命名管道，不相關(guān)的進(jìn)程也能交換數(shù)據(jù)；(5)、一旦已經(jīng)用mkfifo函數(shù)創(chuàng)建了一個FIFO，就可用open打開它。實際上，一般的文件I/O函數(shù)(close、read、write、unlink等)都可用于FIFO。

test_pipe1.cpp：

//pipe管道的使用
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h> 
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>void look_into_pipe() 
{int n;int fd[2];char line[1024];struct stat buf;if (pipe(fd) < 0) { /*創(chuàng)建管道*/printf("pipe error.\n");return;}fstat(fd[0], &buf);if (S_ISFIFO(buf.st_mode)) { /*S_ISFIFO為測試此文件類型是否為管道文件*/printf("fd[0]: FIFO file type.\n");}printf("fd[0]: inode=%d\n", buf.st_ino);fstat(fd[1], &buf);if (S_ISFIFO(buf.st_mode)) {printf("fd[1]: FIFO file type.\n");}printf("fd[1]: inode=%d\n", buf.st_ino);write(fd[1], "hello world.\n", 12);n = read(fd[0], line, 512 );write(STDOUT_FILENO, line, n);n = write(fd[0], "HELLO WORLD.\n", 12); /*0端只允許讀，1端才允許寫，這樣做是為了測試*/if (-1 == n)printf("\nwrite error\n") ;
}int main()
{look_into_pipe() ;
}

test_pipe2.cpp：

//pipe管道的使用
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>int main(){int pipe_fd[2];pid_t pid;char buf_r[100];char *p_wbuf;int r_num;memset(buf_r, 0, sizeof(buf_r));if (pipe(pipe_fd) < 0){ //創(chuàng)建管道perror("pipe create error\n");return -1;}if ((pid = fork()) == 0){//表示在子進(jìn)程中//關(guān)閉管道寫描述符，進(jìn)行管道讀操作printf("child pipe1=%d; pipe2=%d\n", pipe_fd[0], pipe_fd[1]) ;close(pipe_fd[1]);//管道描述符中讀取sleep(2);if ((r_num = read(pipe_fd[0], buf_r, 100)) > 0) {printf("%d numbers read from the pipe, data is %s\n", r_num, buf_r);}close(pipe_fd[0]);exit(0);} else if (pid > 0) {//表示在父進(jìn)程中，父進(jìn)程寫//關(guān)閉管道讀描述符，進(jìn)行管道寫操作printf("parent pipe1=%d; pipe2=%d\n", pipe_fd[0], pipe_fd[1]) ;close(pipe_fd[0]);if (write(pipe_fd[1], "Hello", 5) != -1)printf("parent write1 success!\n");if (write(pipe_fd[1], " Pipe", 5) != 1)printf("parent write2 success!\n");close(pipe_fd[1]);sleep(3);//waitpid()與wait()功能類似，都是用戶主進(jìn)程等待子進(jìn)程結(jié)束或中斷waitpid(pid, NULL, 0);exit(0);} else {perror("fork error");exit(-1);}return 0;
}

test_pipe3.cpp：

//標(biāo)準(zhǔn)流管道的使用
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#define BUFSIZE 1024int main()
{FILE *fp;char *cmd = "ps -ef";char buf[BUFSIZE];buf[BUFSIZE] = '\0';if ((fp=popen(cmd, "r")) == NULL)perror("popen");while ((fgets(buf, BUFSIZE, fp)) != NULL)printf("%s", buf);pclose(fp);exit(0);
}

test_pipe4.cpp：

#命名管道FIFO的使用,創(chuàng)建命名管道并寫入數(shù)據(jù)
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#define FIFO "/tmp/fifo"int main()
{char buffer[80];int fd;int n;int ret;char info[80];unlink(FIFO); /*若存在該管道文件，則進(jìn)行刪除*/ret = mkfifo(FIFO, 0600); /*0600表明只有該用戶進(jìn)程有讀寫權(quán)限*/if (ret) {perror("mkfifo error");return -1;}memset(info, 0x00, sizeof(info));strcpy(info, "happy new year!");fd = open(FIFO, O_WRONLY);n=write(fd, info, strlen(info));if (n < 0) {perror("write error") ;return -1 ;}close(fd);return 0 ;
}

test_pipe5.cpp：

//命名管道FIFO的使用，從命名管道中讀取數(shù)據(jù)
//此測試用例，與test_pipe4一起使用
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#define FIFO "/tmp/fifo"int main()
{char buffer[80];int fd;int n ;char info[80] ;fd= open(FIFO, O_RDONLY);n = read(fd, buffer, 80);if (n < 0) {perror("read error") ;return -1 ;}printf("buffer=%s\n", buffer);close(fd);return 0 ;
}

信號是進(jìn)程間通信機(jī)制中唯一的異步通信機(jī)制，可以看做是異步通知，通知接收信號的進(jìn)程有哪些事情發(fā)生了。信號同時又是一種軟件中斷，當(dāng)某進(jìn)程接收到信號時，會中止當(dāng)前程序的執(zhí)行，去處理信號的注冊函數(shù)，然后回到斷點程序繼續(xù)往下執(zhí)行。

進(jìn)程能對每一個信號設(shè)置獨(dú)立的處理方式：它能忽略該信號，也能設(shè)置相應(yīng)的信號處理程序(稱為捕捉)，或?qū)π盘柺裁匆膊蛔?#xff0c;信號發(fā)生的時候執(zhí)行系統(tǒng)的默認(rèn)動作。

所有的信號中，有兩個信號(SIGSTOP和SIGKILL)是特別的，它們既不能被捕捉，也不能被忽略，也不能被阻塞，這個特性確保了系統(tǒng)管理員在所有時候內(nèi)都能用暫停信號和殺死信號結(jié)束某個進(jìn)程。

不可靠信號是指信號值小于32的信號。可靠信號是指后來添加的新信號(信號值位于32及64之間)。信號的可靠與不可靠只與信號值有關(guān)，與信號的發(fā)送及安裝函數(shù)無關(guān)。非實時信號都不支持排隊，都是不可靠信號；實時信號都支持排隊，都是可靠信號。

現(xiàn)在在Linux系統(tǒng)中，不可靠信號和可靠信號的區(qū)別在于前者不支持排隊，可能會造成信號的丟失，而后者不會。

內(nèi)核為進(jìn)程產(chǎn)生信號，來說明不同的事件，這些事件就是信號源。主要的信號源有：(1)、異常：進(jìn)程運(yùn)行過程中出現(xiàn)的異常；(2)、其它進(jìn)程：一個進(jìn)程可以向另外一個或一組進(jìn)程發(fā)送信號；(3)、終端中斷：Ctrl+C等；(4)、作業(yè)控制：前臺、后臺進(jìn)程的管理；(5)、分配額：CPU超時或文件大小突破限制；(6)、通知：通知進(jìn)程某事件發(fā)生，如I/O就緒等；(7)、報警：計時器到期。

信號的三種操作方式：忽略此信號、捕捉喜歡、執(zhí)行系統(tǒng)的默認(rèn)動作。

信號的5種默認(rèn)動作：異常終止(abort)、退出(exit)、忽略(ignore)、停止(stop)、繼續(xù)(continue)。

阻塞信號允許信號被發(fā)送給進(jìn)程，但不進(jìn)行處理，需要等到阻塞解除后再處理。而忽略信號是進(jìn)程根本不接收該信號，所有被忽略的信號都被簡單丟棄。

kill函數(shù)可以向有用戶權(quán)限的任何進(jìn)程發(fā)送信號，通常用kill函數(shù)來結(jié)束進(jìn)程。與kill函數(shù)不同的是，raise函數(shù)只向進(jìn)程自身發(fā)送信號。使用alarm函數(shù)可以設(shè)置一個時間值(鬧鐘時間)，在將來的某個時刻該時間值超過時發(fā)送信號。pause函數(shù)使調(diào)用進(jìn)程掛起直至捕捉到一個信號。

信號是與一定的進(jìn)程相聯(lián)系的。也就是說，一個進(jìn)程可以決定在進(jìn)程中對哪些信號進(jìn)行什么樣的處理。

signal函數(shù)，有兩個形參，分別代表需要處理的信號編號值和處理信號函數(shù)的指針。它主要是用于前32種非實時信號的處理，不支持信號的傳遞信息。

sigaction函數(shù)用來查詢和設(shè)置信號處理方式，它是用來替換早期的signal函數(shù)。

信號集用來描述一類信號的集合，Linux所支持的信號可以全部或部分的出現(xiàn)在信號集中。信號集操作函數(shù)最常用的地方就是用于信號屏蔽。

信號量與其他進(jìn)程間通信的方式不大相同，它主要提供對進(jìn)程間共享資源訪問控制機(jī)制，相當(dāng)于內(nèi)存中的標(biāo)志，進(jìn)程可以根據(jù)它判定是否能夠訪問某些共享資源，從而實現(xiàn)多個進(jìn)程對某些共享資源的互斥訪問；同時，進(jìn)程也可以修改該標(biāo)志。信號量除了用于訪問控制外，還可用于進(jìn)程同步。

test_signal1.cpp：

//信號的使用
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>typedef void (*signal_handler)(int);void signal_handler_fun(int signal_num) /*信號處理函數(shù)*/
{ printf("catch signal %d\n", signal_num);
}int main()
{int i;int time ;signal_handler p_signal = signal_handler_fun;signal(SIGALRM, p_signal); /*注冊SIGALRM信號處理方式*///alarm()用來設(shè)置信號SIGALRM在經(jīng)過參數(shù)seconds指定的秒數(shù)后傳送給目前的進(jìn)程alarm(3);for (i=1; i<5; i++) {printf("sleep %d ...\n", i);sleep(1);}alarm(3);sleep(2);time=alarm(0); /*取消SIGALRM信號，返回剩余秒數(shù)*/printf("time=%d\n", time);for (i=1; i<3; i++) {printf("sleep %d ...\n", i);sleep(1);}return 0 ;
}

test_signal2.cpp：

//信號的使用：父進(jìn)程發(fā)信號給子進(jìn)程
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>int main()
{pid_t pid;int status;pid = fork() ;if (0 == pid) {printf("Hi I am child process!\n");sleep(10);} else if (pid > 0) {printf("send signal to child process (%d) \n", pid);sleep(1);//kill函數(shù)是將信號發(fā)送給指定的pid進(jìn)程/*發(fā)送SIGABRT信號給子進(jìn)程，此信號引起接收進(jìn)程異常終止*/kill(pid ,SIGABRT);/*等待子進(jìn)程返回終止信息*/wait(&status);if(WIFSIGNALED(status))printf("child process receive signal %d\n", WTERMSIG(status));} else {perror("fork error") ;return -1 ;}return 0 ;
}

test_signal3.cpp：

//信號的使用
//運(yùn)行時，需要按：Ctrl+C或Ctrl+\
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include<unistd.h>/*自定義信號處理函數(shù)*/
void my_func(int sign_no)
{if (sign_no == SIGINT)printf("I have get SIGINT\n");else if (sign_no == SIGQUIT)printf("I have get SIGQUIT\n");
}int main()
{printf("Waiting for signal SIGINT or SIGQUIT \n ");/*發(fā)出相應(yīng)的信號，并跳轉(zhuǎn)到信號處理函數(shù)處*/signal(SIGINT, my_func);signal(SIGQUIT, my_func);pause();pause();exit(0);
}

test_signal4.cpp：

//信號的使用：sigaction函數(shù)
//此測試程序有段錯誤
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>void new_op(int, siginfo_t *, void *);int main(int argc, char** argv)
{struct sigaction act;int sig;sig = atoi(argv[1]);sigemptyset(&act.sa_mask);act.sa_flags = SA_SIGINFO;act.sa_sigaction = new_op;if (sigaction(sig, &act, NULL) < 0) {perror("install sigal error");return -1 ;}while(1) {sleep(2);printf("wait for the signal\n");}return 0 ;
}void new_op(int signum, siginfo_t *info, void *myact)
{printf("receive signal %d\n", signum);sleep(5);
}

test_signal5.cpp：

//信號集函數(shù)的使用，需要Ctrl+C和Ctrl+\的參與
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>/*自定義的信號處理函數(shù)*/
#if 0
void my_funcnew(int signum, siginfo_t *info, void *myact);
#endifvoid my_func(int signum)
{printf("If you want to quit, please try SIGQUIT\n");
}int main()
{sigset_t set, pendset;struct sigaction action1, action2;/*設(shè)置信號處理方式*/sigemptyset(&action1.sa_mask);#if 0 /*信號新的安裝機(jī)制*/action1.sa_flags = SA_SIGINFO;action1.sa_sigaction = my_funcnew;
#endif/*信號舊的安裝機(jī)制*/action1.sa_flags = 0;action1.sa_handler = my_func;sigaction(SIGINT, &action1, NULL);/*初始化信號集為空*/if (sigemptyset(&set) < 0) {perror("sigemptyset");return -1 ;}/*將相應(yīng)的信號加入信號集*/if (sigaddset(&set, SIGQUIT) < 0) {perror("sigaddset");return -1 ;}if (sigaddset(&set, SIGINT) < 0) {perror("sigaddset");return -1 ;}/*設(shè)置信號集屏蔽字*/if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL) < 0) {perror("sigprocmask");return -1 ;} else {printf("blocked\n");}/*測試信號是否加入該信號集*/if (sigismember(&set, SIGINT)) {printf("SIGINT in set\n") ;}sleep(30);/*測試未決信號*/if (sigpending(&pendset) <0) {perror("get pending mask error");}if (sigismember(&pendset, SIGINT)) {printf("signal SIGINT is pending\n");}sleep(30) ;if (sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set,NULL) < 0) {perror("sigprocmask");return -1 ;} else {printf("unblock\n");}while(1) {sleep(1) ;}return 0 ;
}

共享內(nèi)存區(qū)域是被多個進(jìn)程共享的一部分物理內(nèi)存。如果多個進(jìn)程都把該內(nèi)存區(qū)域映射到自己的虛擬地址空間，則這些進(jìn)程就都可以直接訪問該共享內(nèi)存區(qū)域，從而可以通過該區(qū)域進(jìn)行通信。共享內(nèi)存是進(jìn)程間共享數(shù)據(jù)的一種最快的方法，一個進(jìn)程向共享內(nèi)存區(qū)域?qū)懭肓藬?shù)據(jù)，共享這個內(nèi)存區(qū)域的所有進(jìn)程就可以立刻看到其中的內(nèi)容。這塊共享虛擬內(nèi)存的頁面，出現(xiàn)在每一個共享該頁面的進(jìn)程的頁表中。

注：以上內(nèi)容及測試代碼整理自網(wǎng)絡(luò)。