进程和进程间通信

程序：存放在磁盘文件下的可执行文件

进程：是一个具有独立功能的程序对某个数据集合的一次运行活动。进程是程序的一个具体实现，进程是执行程序的过程。

           实体结构：进程控制块（PCB），程序段，数据段

进程控制块：PCB是进程存在的唯一标识，是task_struct的结构体，task_struct==》结构体==》进程表项（进程控制块）

                     进程ID:每个进程只有一个ID,非负整数。

                     状态：有就绪，运行，挂起，停止。      

并发：在操作系统中，是指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行完毕之间，且这几个程序都是在同一个处理机上运行，但任一个时刻点上只有一个程序在处理机上运行。

           如浏览器，听歌，qq等同时进行，该过程需要硬件手段时钟中断。

环境变量：一般是指在操作系统中用来指定操作系统运行环境的一些参数，以字符串“环境变量名=环境变量值”的形式存放的，用来描述进程环境信息

                  echo $PATH  查看环境变量    结果：/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games   搜素路径由前到后

                  常用函数 #include<stdlib.h>   getenv  putenv  setenv  应用时上网查看

fork函数:产生一个子进程

             子进程的代码是父进程代码一个完全相同的拷贝

              返回值有2个： 1、父进程返回子进程的pid （非负整数>0） 2、返回0 (子进程)         

孤儿进程:父进程先于子进程结束，则子进程成为孤儿进程，子进程的父进程成为init进程，称为init进程领养孤儿进程。

僵尸进程:: 进程终止，父进程尚未回收，子进程残留资源（PCB）存放在内核中，变成僵尸（Zombie）进程

                 僵尸进程是不能使用kill命令清除掉的。 因为kill命令只是用来终止进程的，而僵尸进程已经终止 

父子进程同步的功臣-------wait函数

进程间通信   （IPC,InterProcess Communication）

一、管道（使用最简单,进程间的大动脉）

1. 进程通信必须经过内核
2. 管道：管道是一个特殊的文件，是由队列实现的，是单向的，先进先出的，无结构的字节流。
3. 管道实为内核使用环形队列机制，借助内核缓冲区（4K）实现。
4. 无名管道（pipe）:文件系统中无文件名（节点），不能用open文件创造，只能用pipe函数来创建管道
5. 无名管道缺点：不能实现不是父子进程（血缘关系）之间的通信
6. 有名管道(FIFO ) :文件系统中有文件名（节点）
7.  pipe函数              

   //函数形式： init pipe(int fd[2])
   //功能：创建管道，为系统调用
   //头文件：unistd.h
   //参数：得到的文件描述符。 fd[0]:读   出队  fd[1]:写   入队
   //返回值：成功0，出错是-1
   

    #include"stdio.h"
    #include"unistd.h"
    #include"stdlib.h"
     int main()
     {
          int fd[2];
          int ret;
          ret=pipe(fd);
          if(ret<0)
          {
              printf("creat pipe failure
   ");
              return -1;
          }
           printf("creat pipe sucess fd[0]=%d,fd[1]=%d
   ",fd[0].fd[1]); n
           return 0;
     }
   

   输出：creat pipe sucess fd[0]=3,fd[1]=4

    注意：

• 管道是创建在内存中的，进程结束，空间释放，管道就不存在了
• 管道的东西读完了就删除
• 如果管道中没有东西读，则会阻塞

     8、进程间通信

/* simplepipe.c
 * parent read chars from stdin, then send them to child through pipe,
 * child receive chars from pipe ,then display on stdout
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#define BUFSIZE 1024
int main(void) {
        int pid, fd[2], n;
        char buf[BUFSIZE];
        if (pipe(fd) < 0)      //pipe创建管道
                { printf("pipe error
"); exit(1); }
        if ((pid = fork()) < 0)    //创建子进程
                { printf("fork failure
"); exit(1); }
        else if (pid == 0) {  //child
                close(fd[1]);
                while((n = read(fd[0], buf, BUFSIZE))>0) {
                        write(STDOUT_FILENO, "receive from parent:  ", 21);
                        write(STDOUT_FILENO, buf, n);
                }
                if (n < 0)
                        { printf("read error
"); exit(1); }
                close(fd[0]);
                printf("exit child
");
                exit(0);
        }
        close(fd[0]);
        while((n=read(STDIN_FILENO, buf, BUFSIZE)) >0)
          write(fd[1], buf, n);
        if (n < 0)
                { printf("read error
"); exit(1); }
        close(fd[1]);
        printf("exit parent
");
        return 0;
}
//退出程序：crtl+c

  7.   有名管道:

 通过有名管道，不相关的进程也能交换数据，所谓有名，即文件系统中存在这个一样的文件节点，每一个文件节点都有一个inode号而且这是一个特殊的文件类型：P管道类型

函数形式： int mkfifo(const char *pathname,mode_t mode)
功能：创建命名管道，没有在内核中创建管道，只有通过open函数打开打开这个文件时才会在内核空间创建管道
参数：路径  权限（与umask有关）
头文件：#include<sys/types.h>
       #include<sys/types.h>      
返回：若成功为0，若出错则为-1

 管道文件只有inode号，不占磁盘快空间，和套接字、字符设备文件、块设备文件一样。普通文件和符号链接文件及目录文件，不仅有inode号，还占磁盘块空间。

两个进程通信：

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "stdlib.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
int main()
{
   int ret;
   ret=mkfifo("./myfifo",0777);
   if(ret<0)
   {   
     printf("creat myfifo failure
");
     return -1; 
   }   
   printf("creat myfifo sucess
");
   return 0;
}

//往管道写 
#include "unistd.h"
#include "stdio.h"
#include "sys/types.h"
#include "stdlib.h"
#include "fcntl.h"
int main()
{
   int fd;
   int i;
   char  process_inter=0;
   fd=open("./myfifo",O_WRONLY);//管道被创建
   if(fd<0)
   {
      printf("open myfifo failure
");
      return -1;
   }
   printf("open myfifo sucess
");
   for(i=0;i<5;i++)
   {
      printf("this is first process i =%d
",i);
      usleep(100);
   }
   process_inter=1;
   sleep(8);
   write(fd,&process_inter,1);//往管道中写
   while(1);
   return 0;
}

//接收first从管道发的数据， 执行相关操作
//以上三个程序放在同一文件夹中，用两个中端查看结果
#include "unistd.h"
#include "stdio.h"
#include "sys/types.h"
#include "stdlib.h"
#include "fcntl.h"
int main()
{
   int fd; 
   int i;
   char  process_inter=0;
   fd=open("./myfifo",O_RDONLY);
   if(fd<0)
   {   
      printf("open myfifo failure
");
      return -1; 
   }   
   printf("open myfifo sucess
");
   read(fd,&process_inter,1);
   while(process_inter==0);
   for(i=0;i<5;i++)
   {   
      printf("this is first process i =%d
",i);
      usleep(100);
   }   
   while(1);
   return 0;
}

 二、信号（进程间的传令兵）

1. kill l :查看信号  （一共64种信号）
2. 信号是信息的载体，Linux/UNIX环境下，古老的、经典的通信方式。信号是软件中断。共性：简单。不能携带大量信息，满足某个特设条件下才发送。
3. 信号的特质：由于信号是通过软件方法实现，其实现手段导致信号有很强的实延性。但对于用户来说，这个时延非常短，不易察觉
4. 每个进程收到的所有信号都是由内核负责发送的，内核处理。
5. 信号四要素：编号、名称、事件、默认处理动作
6. 递达：递达并且到达进程
7. 未决：产生和递达之间的状态。主要由于阻塞（屏蔽）导致该状态
8. 信号的处理方式有：执行默认动作、忽略（丢弃），捕捉（用户处理函数）
9. PCB包含信号相关的信息，主要是指阻塞信号集和未决信号集