2014025649 《嵌入式系统程序设计》第七周学习总结

教材学习内容总结

Linux下进程间通信方式：
管道( pipe )：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。
有名管道 (named pipe) ： 有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。
信号量( semophore ) ： 信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
消息队列( message queue ) ： 消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
信号 ( sinal ) ： 信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。
共享内存( shared memory ) ：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号两，配合使用，来实现进程间的同步和通信。
套接字( socket ) ： 套解口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同及其间的进程通信。

什么是消息队列
消息队列提供了一种从一个进程向另一个进程发送一个数据块的方法。 每个数据块都被认为含有一个类型，接收进程可以独立地接收含有不同类型的数据结构。我们可以通过发送消息来避免命名管道的同步和阻塞问题。但是消息队列与命名管道一样，每个数据块都有一个最大长度的限制。

消息队列与命名管道的比较

消息队列跟命名管道有不少的相同之处，通过与命名管道一样，消息队列进行通信的进程可以是不相关的进程，同时它们都是通过发送和接收的方式来传递数据的。在命名管道中，发送数据用write，接收数据用read，则在消息队列中，发送数据用msgsnd，接收数据用msgrcv。而且它们对每个数据都有一个最大长度的限制。

与命名管道相比，消息队列的优势在于，1、消息队列也可以独立于发送和接收进程而存在，从而消除了在同步命名管道的打开和关闭时可能产生的困难。2、同时通过发送消息还可以避免命名管道的同步和阻塞问题，不需要由进程自己来提供同步方法。3、接收程序可以通过消息类型有选择地接收数据，而不是像命名管道中那样，只能默认地接收。

消息对列：消息对列的实现包括创建或打开对列、添加信息、读取信息、控制信息4种操作。

msgget（）：创建或打开对列，创建的消息对列数量会收到系统消息对列的限制；

msgsnd（）：添加函数，把消息添加到已打开消息对列末尾；

msgrcv（）：读取函数，把消息从消息对列种取走，可以指定取走某一种消息；

msgctl（）：控制函数，可以完成多项功能；

有名管道

有名管道的介绍

无名管道，由于没有名字，只能用于亲缘关系的进程间通信.。为了克服这个缺点，提出了有名管道(FIFO)。

FIFO不同于无名管道之处在于它提供了一个路径名与之关联，以FIFO的文件形式存在于文件系统中，这样，即使与FIFO的创建进程不存在亲缘关系的进程，只要可以访问该路径，就能够彼此通过FIFO相互通信，因此，通过FIFO不相关的进程也能交换数据。值的注意的是，FIFO严格遵循先进先出(first in first out),对管道及FIFO的读总是从开始处返回数据，对它们的写则把数据添加到末尾。它们不支持诸如lseek()等文件定位操作。

注意：有名管道的名字存在于文件系统中，内容存放在内存中。

有名管道的创建

如果mkfifo的一个参数是一个已经存在路经名时，会返回EEXIST错误，所以一般典型的调用代码首先会检查是否返回该错误，如果确实返回该错误，那么只要调用打开FIFO的函数就可以了。

有名管道的打开规则

有名管道比无名管道多了一个打开操作：open

FIFO的打开规则:

如果当前打开操作时为读而打开FIFO时，若已经有相应进程为写而打开该FIFO，则当前打开操作将成功返回；否则，可能阻塞到有相应进程为写而打开该FIFO(当前打开操作设置了阻塞标志)；或者，成功返回(当前打开操作没有设置阻塞标志)。

如果当前打开操作时为写而打开FIFO时，如果已经有相应进程为读而打开该FIFO,则当前打开操作将成功返回；否则，可能阻塞直到有相应进程为读而打开该FIFO(当前打开操作设置了阻塞标志)；或者，返回ENIO错误(当期打开操作没有设置阻塞标志)。

有名管道的读写规则

A.从FIFO中读取数据

若该管道是阻塞打开，且当前 FIFO 内没有数据，则对读进程而言将一直阻塞到有数据写入。
若该管道是非阻塞打开，则不论 FIFO 内是否有数据，读进程都会立即执行读操作。即如果 FIFO内没有数据，则读函数将立刻返回 0。

B.向FIFO中写入数据

若该管道是阻塞打开，则写操作将一直阻塞到数据可以被写入。
若该管道是非阻塞打开而不能写入全部数据，则读操作进行部分写入或者调用失败。

消息队列：用于消息，不是简单的数据信息传递，消息队列还包括消息有优先级、消息到达通知等丰富内容。

管道：低级的通信机制，消息队列比管道高级多了，管道分PIPE和FIFO，PIPE是无名的，所以只能在进程内或父子进程间通信，FIFO可任何两个进程间通信了。不过这两个依然比较低级，完成高级的应用服务器还需要消息队列等。

其他

本周在实验楼学习到了消息队列实验，掌握了有名管道FIFO，消息队列的使用，对有名管道FIFO，消息队列的使用有了更深的印象。

学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
目标	4500行	30篇	300小时
第一周	200/200	2/2	20/20	学会Linux基本命令
第二周	500/500	4/4	40/40	学会gcc 和gdb
第三周	1000/1000	7/7	60/60	学会 BootLoader配置移植及编译实验
第四周	1300/1300	9/9	90/90	学会 BootLoader配置移植及编译实验
第五周	1300/1300	9/9	900/90	学会fread()与fwrite()函数 linux下进程创建相关的系统调用
第六周	1300/1300	9/9	900/90	学会fread()与fwrite()函数 linux下进程创建相关的系统调用
第七周	1300/1300	9/9	900/90	学会有名管道FIFO，消息队列的使用

参考资料

• 《嵌入式应用程序设计》学习指导