2018 年 2月 26 日随笔档案 - AlanTu

用信号量实现进程互斥示例和解决哲学家就餐问题

摘要：一、我们在前面讲进程间通信的时候提到过进程互斥的概念，下面写个程序来模拟一下，程序流程如下图：即父进程打印字符O，子进程打印字符X，每次打印一个字符后要sleep 一下，这里要演示的效果是，在打印程序的边界有PV操作，故每个进程中间sleep 的时间即使时间片轮转到另一进程，由于资源不可用也不会穿阅读全文

posted @ 2018-02-26 14:40 AlanTu 阅读(2435) 评论(0) 推荐(0)

封装一个信号量集操作函数的工具

摘要：信号量的概念参见这里。与消息队列和共享内存一样，信号量集也有自己的数据结构： struct semid_ds { struct ipc_perm sem_perm; /* Ownership and permissions */ time_t sem_otime; /* Last semop ti 阅读全文

posted @ 2018-02-26 14:38 AlanTu 阅读(578) 评论(0) 推荐(0)

System V 共享内存和系列函数

摘要：跟消息队列一样，共享内存也有自己的数据结构，如下： struct shmid_ds { struct ipc_perm shm_perm; /* Ownership and permissions */ size_t shm_segsz; /* Size of segment (bytes) */ 阅读全文

posted @ 2018-02-26 14:36 AlanTu 阅读(373) 评论(0) 推荐(0)

共享内存简介和mmap 函数

摘要：一、共享内存简介共享内存区是最快的IPC形式，这些进程间数据传递不再涉及到内核，换句话说是进程不再通过执行进入内核的系统调用来传递彼此的数据。即每个进程地址空间都有一个共享存储器的映射区，当这块区域都映射到相同的真正的物理地址空间时，可以通过这块区域进行数据交换，例如共享库就是这么实现的，很多进阅读全文

posted @ 2018-02-26 14:34 AlanTu 阅读(2124) 评论(0) 推荐(0)

消息队列实现回射客户/服务器和 msgsnd、msgrcv 函数

摘要：一、msgsnd 和 msgrcv 函数 #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h> 功能：把一条消息添加到消息队列中原型 int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size 阅读全文

posted @ 2018-02-26 14:33 AlanTu 阅读(1599) 评论(0) 推荐(0)

消息队列内核结构和msgget、msgctl 函数

摘要：一、消息队列 1、消息队列提供了一个从一个进程向另外一个进程发送一块数据的方法 2、每个数据块都被认为是有一个类型，接收者进程接收的数据块可以有不同的类型值 3、消息队列与管道不同的是，消息队列是基于消息的，而管道是基于字节流的，且消息队列的读取不一定是先入先出。 4、消息队列也有管道一样的不足，就阅读全文

posted @ 2018-02-26 14:30 AlanTu 阅读(6087) 评论(0) 推荐(0)

进程间通信概述

摘要：一、顺序程序与并发程序特征顺序程序特征顺序性封闭性：（运行环境的封闭性）确定性可再现性并发程序特征共享性并发性随机性二、进程互斥 1、由于各进程要求共享资源，而且有些资源需要互斥使用，因此各进程间竞争使用这些资源，进程的这种关系为进程的互斥 2、系统中某些资源一次只允许一个进程使阅读全文

posted @ 2018-02-26 14:27 AlanTu 阅读(285) 评论(0) 推荐(0)

通过UNIX域套接字传递描述符和 sendmsg/recvmsg 函数

摘要：在前面我们介绍了UNIX域套接字编程，更重要的一点是UNIX域套接字可以在同一台主机上各进程之间传递文件描述符。下面先来看两个函数： #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> ssize_t sendmsg(int sockfd, const s 阅读全文

posted @ 2018-02-26 14:25 AlanTu 阅读(1458) 评论(0) 推荐(0)

UNIX域套接字编程和socketpair 函数

摘要：一、UNIX Domain Socket IPC socket API原本是为网络通讯设计的，但后来在socket的框架上发展出一种IPC机制，就是UNIX Domain Socket。虽然网络socket也可用于同一台主机的进程间通讯（通过loopback地址127.0.0.1），但是UNIX D 阅读全文

posted @ 2018-02-26 14:23 AlanTu 阅读(3343) 评论(0) 推荐(1)

基于UDP协议的网络程序

摘要：一、下图是典型的UDP客户端/服务器通讯过程下面依照通信流程，我们来实现一个UDP回射客户/服务器 #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len 阅读全文

posted @ 2018-02-26 14:21 AlanTu 阅读(2428) 评论(0) 推荐(0)

epoll 系列函数简介、与select、poll 的区别

摘要：一、epoll 系列函数简介 #include <sys/epoll.h> int epoll_create(int size); int epoll_create1(int flags); int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_e 阅读全文

posted @ 2018-02-26 14:20 AlanTu 阅读(2730) 评论(0) 推荐(0)

select函数的并发限制和 poll 函数应用举例

摘要：一、用select实现的并发服务器，能达到的并发数，受两方面限制 1、一个进程能打开的最大文件描述符限制。这可以通过调整内核参数。可以通过ulimit -n来调整或者使用setrlimit函数设置，但一个系统所能打开的最大数也是有限的，跟内存大小有关，可以通过cat /proc/sys/fs/fi 阅读全文

posted @ 2018-02-26 14:18 AlanTu 阅读(719) 评论(0) 推荐(0)

套接字I/O超时设置方法和用select实现超时

摘要：注：如无特殊说明，sockfd 原始状态都是阻塞的。一、使用alarm 函数设置超时 C++ Code 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 void handler(int sig) { } signal(SIGALRM, handler); alarm(5); int r 阅读全文

posted @ 2018-02-26 14:16 AlanTu 阅读(1090) 评论(0) 推荐(0)

shutdown 与 close 函数的区别

摘要：假设server和client 已经建立了连接，server调用了close, 发送FIN 段给client（其实不一定会发送FIN段，后面再说），此时server不能再通过socket发送和接收数据，此时client调用read，如果接收到FIN 段会返回0，但client此时还是可以write 阅读全文

posted @ 2018-02-26 14:13 AlanTu 阅读(311) 评论(0) 推荐(0)

使用select函数改进客户端/服务器端程序

摘要：一、当我们使用单进程单连接且使用readline修改后的客户端程序，去连接使用readline修改后的服务器端程序，会出现一个有趣的现象，先来看输出：先运行服务器端，再运行客户端， simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/socket 阅读全文

posted @ 2018-02-26 14:11 AlanTu 阅读(1571) 评论(0) 推荐(0)

五种I/O模型和select函数简介

摘要：一、五种I/O模型 1、阻塞I/O 我们在前面所说的I/O模型都是阻塞I/O，即调用recv系统调用，如果没有数据则阻塞等待，当数据到来则将数据从内核空间（套接口缓冲区）拷贝到用户空间（recv函数提供的buf），然后recv返回，进行数据处理。 2、非阻塞I/O 我们可以使用 fcntl(fd, 阅读全文

posted @ 2018-02-26 14:08 AlanTu 阅读(937) 评论(0) 推荐(0)

一个进程发起多个连接和gethostbyname等函数

摘要：一、在前面讲过的最简单的回射客户/服务器程序中，一个客户端即一个进程，只会发起一个连接，只要稍微修改一下就可以让一个客户端发起多个连接，然后只利用其中一个连接发送数据。先来认识一个函数getsockname #include <sys/socket.h> int getsockname(int 阅读全文

posted @ 2018-02-26 14:05 AlanTu 阅读(640) 评论(0) 推荐(0)

利用recv和readn函数实现readline函数

摘要：在前面的文章中，我们为了避免粘包问题，实现了一个readn函数读取固定字节的数据。如果应用层协议的各字段长度固定，用readn来读是非常方便的。例如设计一种客户端上传文件的协议，规定前12字节表示文件名，超过12字节的文件名截断，不足12字节的文件名用'\0'补齐，从第13字节开始是文件内容，上阅读全文

posted @ 2018-02-26 14:03 AlanTu 阅读(1012) 评论(1) 推荐(2)

tcp流协议产生的粘包问题和解决方案

摘要：我们在前面曾经说过，发送端可以是一K一K地发送数据，而接收端的应用程序可以两K两K地提走数据，当然也有可能一次提走3K或6K数据，或者一次只提走几个字节的数据，也就是说，应用程序所看到的数据是一个整体，或说是一个流（stream），一条消息有多少字节对应用程序是不可见的，因此TCP协议是面向流的协议阅读全文

posted @ 2018-02-26 14:01 AlanTu 阅读(908) 评论(0) 推荐(0)

使用fork并发处理多个client的请求和对等通信p2p

摘要：一、在前面讲过的回射客户/服务器程序中，服务器只能处理一个客户端的请求，如何同时服务多个客户端呢？在未讲到select/poll/epoll等高级IO之前，比较老土的办法是使用fork来实现。网络服务器通常用fork来同时服务多个客户端，父进程专门负责监听端口，每次accept一个新的客户端连接就f 阅读全文

posted @ 2018-02-26 13:59 AlanTu 阅读(743) 评论(0) 推荐(0)

最简单的回射客户/服务器程序、time_wait 状态

摘要：下面通过最简单的客户端/服务器程序的实例来学习socket API。 echoser.c 程序的功能是从客户端读取字符然后直接回射回去。 C++ Code 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 阅读全文

posted @ 2018-02-26 13:56 AlanTu 阅读(404) 评论(0) 推荐(0)

C/S程序的一般流程和基本socket函数

摘要：一、基于TCP协议的网络程序下图是基于TCP协议的客户端/服务器程序的一般流程：服务器调用socket()、bind()、listen()完成初始化后，调用accept()阻塞等待，处于监听端口的状态，客户端调用socket()初始化后，调用connect()发出SYN段并阻塞等待服务器应答，服阅读全文

posted @ 2018-02-26 13:54 AlanTu 阅读(1021) 评论(0) 推荐(0)

socket概述和字节序、地址转换函数

摘要：一、什么是socket socket可以看成是用户进程与内核网络协议栈的编程接口。 socket不仅可以用于本机的进程间通信，还可以用于网络上不同主机的进程间通信。 socket API是一层抽象的网络编程接口，适用于各种底层网络协议，如IPv4、IPv6，以及以后要讲的UNIX Domain So 阅读全文

posted @ 2018-02-26 13:53 AlanTu 阅读(1310) 评论(0) 推荐(0)

分析一帧基于UDP的TFTP协议帧

摘要：下图是UDP的段格式：相比TCP段格式，UDP要简单得多，也没啥好说的，需要注意的是UDP数据长度指payload加上首部的长度。下面分析一帧基于UDP的TFTP协议帧：以太网首部 0000: 00 05 5d 67 d0 b1 00 05 5d 61 58 a8 08 00 IP首部 000 阅读全文

posted @ 2018-02-26 13:52 AlanTu 阅读(1366) 评论(0) 推荐(0)

IP数据报格式和IP地址路由

摘要：一、IP数据报格式 IP数据报格式如下：注：需要注意的是网络数据包以大端字节序传输，当然头部也得是大端字节序，也就是说： The most significant bit is numbered 0 at the left, and the least significant bit of a 3 阅读全文

posted @ 2018-02-26 13:49 AlanTu 阅读(3310) 评论(0) 推荐(0)

利用ARP和ICMP协议解释ping命令

摘要：一、MTU 以太网和IEEE 802.3对数据帧的长度都有限制，其最大值分别是1500和1492字节，将这个限制称作最大传输单元（MTU，Maximum Transmission Unit）。如果IP层有一个数据报要传，而且数据的长度比链路层的MTU还大，那么IP层就要进行分片（Fragmentat 阅读全文

posted @ 2018-02-26 13:48 AlanTu 阅读(6371) 评论(0) 推荐(0)

TCP/IP协议栈与数据报封装

摘要：一、ISO/OSI参考模型 OSI（open system interconnection）开放系统互联模型是由ISO（International Organization for Standardization）国际标准化组织定义的网络分层模型，共七层，如下图。物理层(Physical Laye 阅读全文

posted @ 2018-02-26 13:46 AlanTu 阅读(3190) 评论(0) 推荐(0)

从汇编角度来理解linux下多层函数调用堆栈运行状态

摘要：我们用下面的C代码来研究函数调用的过程。 C++ Code 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 int bar(int c, int d) { int e = c + d; return e; }int foo(int a, int b) { return 阅读全文

posted @ 2018-02-26 13:36 AlanTu 阅读(572) 评论(0) 推荐(0)

read/write函数与（非）阻塞I/O的概念

摘要：一、read/write 函数 read函数从打开的设备或文件中读取数据。 #include <unistd.h> ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count); 返回值：成功返回读取的字节数，出错返回-1并设置errno，如果在调read之前已到达文件阅读全文

posted @ 2018-02-26 13:34 AlanTu 阅读(5584) 评论(0) 推荐(0)

可重入函数、线程安全、volatile

摘要：一、 POSIX 中对可重入和线程安全这两个概念的定义： Reentrant Function:A function whose effect, when called by two or more threads,is guaranteed to be as if the threads each 阅读全文

posted @ 2018-02-26 13:32 AlanTu 阅读(338) 评论(0) 推荐(0)

Linux进程地址空间和虚拟内存

摘要：一、虚拟内存先来看一张图（来自《Linux内核完全剖析》），如下：分段机制：即分成代码段，数据段，堆栈段。每个内存段都与一个特权级相关联，即0~3，0具有最高特权级（内核），3则是最低特权级（用户），每当程序试图访问（权限又分为可读、可写和可执行）一个段时，当前特权级CPL就会与段的特权级进行比阅读全文

posted @ 2018-02-26 13:30 AlanTu 阅读(2413) 评论(0) 推荐(0)

C 标准库IO缓冲区和内核缓冲区的区别

摘要： 1.C标准库的I/O缓冲区 UNIX的传统是Everything is a file,键盘、显示器、串口、磁盘等设备在/dev 目录下都有一个特殊的设备文件与之对应,这些设备文件也可以像普通文件(保存在磁盘上的文件)一样打开、读、写和关闭,使用的函数接口是相同的。用户程序调用C标准I/O库函数读写阅读全文

posted @ 2018-02-26 13:28 AlanTu 阅读(2302) 评论(1) 推荐(1)

文件描述符file descriptor与inode的相关知识

摘要：每个进程在Linux内核中都有一个task_struct结构体来维护进程相关的信息,称为进程描述符(Process Descriptor),而在操作系统理论中称为进程控制块 (PCB,Process Control Block)。task_struct中有一个指针(struct files_str 阅读全文

posted @ 2018-02-26 13:26 AlanTu 阅读(689) 评论(0) 推荐(0)

C 标准IO 库函数与Unbuffered IO函数

摘要：先来看看C标准I/O库函数是如何用系统调用实现的。 fopen(3) 调用open(2)打开指定的文件,返回一个文件描述符(就是一个int 类型的编号),分配一个FILE 结构体, 通常里面包含了：文件fd 缓冲区指针缓冲区长度当前缓冲区读取长度出错标志返回这个FILE 结构体的地址。阅读全文

posted @ 2018-02-26 13:25 AlanTu 阅读(442) 评论(0) 推荐(0)

计算机体系结构一点基础知识

摘要：下面这张图来自《深入理解计算机系统》： IO桥部分一般还分为北桥和南桥，北桥当然是靠上的了。 •CPU –主频： CPU的时钟频率，内核工作的时钟频率 –外频：系统总线的工作频率 –倍频： CPU外频与主频相差的倍数 –前端总线：将CPU连接到北桥芯片的总线 –总线频率：与外频相同或者是外频的阅读全文

posted @ 2018-02-26 13:24 AlanTu 阅读(1320) 评论(0) 推荐(1)