linux学习之进程篇,进程间通讯之管道

 

进度之间的通讯

小编们先来讲说进度间通讯(IPC)的一般目标,大约有数量传输、共享数据、通告事件、能源共享和经过调节等。不过大家领悟,对于每贰个经过来讲这些进程看到属于它的1块内部存款和储蓄器财富,那块能源是它所垄断(monopoly)的,所以经过之间的通讯就能比较麻烦,原理正是须要让不一样的进程间能够看出1份集体的财富。所以沟通数据必须透过基础,在基础中开垦1块缓冲区,进度一把数量从用户空间
拷到基本缓冲区,进度2再从基本缓冲区把数据读走,内核提供的那种体制称为进度间通讯。一般大家选拔的进度间通讯格局有

Linux下的进度通讯花招基本上是从UNIX平台上的经过通讯花招继续而来的。而对UNIX发展做出重大进献的两大老将AT&T的Bell实验室及BSD(加州高校Berkeley分校的伯克利软件发表中央)在进程间的通讯方面包车型大巴基点有所分化。前者是对UNIX早期的进程间通讯手段举行了系统的字雕句镂和扩大,形成了”system V IPC”,其通讯进程最首要局限在单个Computer内;后者则跳过了该限量,变成了依照套接口(socket)的进度间通讯机制。而Linux则把两岸的优势都一而再了下来

在线预览:http://github.lesschina.com/python/base/concurrency/一.并发编制程序~进程起始篇.html

  每种进程各自有例外的用户地址空间,任何1个进程的全局变量在另三个进度中都看不到,所以进行时期要换来数据必须透过基础,在基础中开垦壹块缓冲区,进程1把数量从用户空间拷贝到内核缓冲区,进程二再从根本缓冲区把多少读走,内核提供的那种机制称为进度之间通讯(IPC)

  1. 管道(pipe)和名牌管道(FIFO)

  2. 信号(signal)

  3. 新闻队列

  4. 共享内部存款和储蓄器

  5. 信号量

  6. 套接字(socket)

linux过程间通讯(IPC)有两种形式,下边将将轻巧的简述一下:

Linux专项¶

先写多少个问号来大致下后天备选说的剧情:(谜底自身解开,文中都有)

  1. 你知道Ctrl+C停下进度的面目吗?你知道Kill -9 pid的实在含义吗?
  2. 您驾驭那些跨平台框架(Python,NetCore)在Linux下创办进度干了吗?
  3. 你了解僵尸进程孤儿进程的悲催生产史吗?孤儿找干爹僵尸送往生想知道不?
  4. 想清楚创制子进度后怎么李代桃僵吗?ps aux | grep xxx的暗中到底隐藏了哪些?
  5. 您打探Linux磁盘中p类型的公文到底是个啥吧?
  6. 为啥要realase公布而不用debug直接配备?那背后的属性相差几何?
  7. 还有越来越多进程间的密密私语等着你来查阅哦~

至于帮扶文书档案的验证:

  • 具有应用的系统函数你都足以行使man查看,eg:man 2 pipe
  • Python里面包车型大巴点子您都得以因此help查看,eg:help(os.pipe)

www.5929.com 1

我们先来从最简便易行的通讯方式来讲起;

# 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。主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步和互斥手段。

# 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,一个进程收到一个信号与处理器收到一个中断请求效果上可以说是一样的。

# 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。具有写权限的进程可以按照一定的规则向消息队列中添加新消息;对消息队列有读权限的进程则可以从消息队列中读取消息。

# 共享内存( shared memory ) :共享内存是最快的 IPC 方式。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。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,如信号量配合使用,来实现进程间的同步和通信。这种通信方式需要依靠某种同步机制,如互斥锁和信号量等。

# 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。用于网络中不同机器之间的进程间通信,应用非常广泛。

壹.定义引进¶

标准上课此前,先说些基本概念,难知晓的用程序跑跑然后再明白:如有错误招待谈论指正

并发
:三个年华段中有几个程序都地处已开发银行运转到运转达成之间,且那多少个程序都以在同一个管理机上运营,但任三个时刻点上唯有五个程序在管理机上运转。

并行
:当叁个CPU试行1个线程时,另贰个CPU能够施行另三个线程,多个线程互不抢占CPU财富,可以而且实行,这种方法大家誉为并行(Parallel)。(在同2个时刻段内,多个或八个程序实行,有时间上的交汇)


通俗的比方:

小明、小潘、小张、小康去饭馆打饭,5个青年Coding了3天,饿爆了,未来需求壹分钟内让她们都吃上饭,不然就有可怕的事情产生。

依据寻常的流水生产线,1分钟大概只够他们一人打饭,那十二分呀,于是有了三种管理措施:

并发:快快快,一位先吃一口,轮着来,一贯喂到你们都饱了(唯有2个酒家打饭的窗口)(单核CPU)

并行

  • 开了2~三个窗口,和地点管理一样,只是竞争的强度没那么大了
  • 开了4个窗口,不着急,一个人三个窗口妥妥的

对此操作系统来说,三个职分就是三个进程(Process),举例展开二个浏览器正是运营1个浏览器进度,张开四个浏览器就开动了五个浏览器进度。

些微进度还不住同时干一件事,举例Word,它能够同时开始展览打字、拼写检查、打字与印刷等工作。在贰个进程之中,要同时干多件事,就供给同时运营多少个“子职务”,我们把经过内的这几个“子义务”称为线程(Thread)

由于每一个进程至少要干一件事,所以,一个进程至少有3个线程。像Word那种复杂的进度可以有四个线程,多少个线程能够而且实践,二十四线程的施行格局和多进度是均等的,也是由操作系统在多少个线程之间快速切换,让各类线程都指日可待地更迭运转,看起来就像是同时实行同样。

通俗讲:线程是极小的实施单元,而经过由至少一个线程组成。如何调度进程和线程,完全由操作系统决定,程序自己不能决定什么时候执行,执行多长时间


PS:进度伍态下次正式讲程序的时候会说,然后就是==>
程序实战不会像明日这么麻烦的,Code比非常粗大略,不过不懂那些基本概念未来会吃过多亏,逆天蒙受太多坑了,所以制止咱们入坑,简单说说这一个概念和一些偏底层的东西~看不懂没事,有个影象就能够,今后蒙受标题至少知道从哪个方向去解决

 

进度间通讯

无名氏管道 pipe

Unix系统中

2.进程有关¶

演示代码:

1.pipe管道


贯彻进度间通讯的方法诸多,而且不幸的是,极少方法能在享有的Unix系统中开展移植

2.1.fork引入¶

示范代码:

(linux/unix)操作系统提供了1个fork()系统调用。普通的函数调用,调用贰回,重临1次,然则fork()贰回调用,三回回到

因为操作系统自动把父进度复制了一份,分别在父进度和子进度内回到。为了方便区分,操作系统是如此做的:子进程永世再次回到0,而父进程返回子进度的ID

翻开下帮扶文书档案:

import os

help(os.fork)
Help on built-in function fork in module posix:

fork()
    Fork a child process.

    Return 0 to child process and PID of child to parent process.

我们来跑个程序验证一下:(PID再次回到值假诺小于0一般都是失误了)

import os

def main():
    print("准备测试~PID:%d" % os.getpid())
    pid = os.fork()
    if pid == 0:
        print("子进程:PID:%d,PPID:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
    elif pid > 0:
        print("父进程:PID:%d,PPID:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

if __name__ == '__main__':
    main()

结果:

准备测试~PID:11247
父进程:PID:11247,PPID:11229
子进程:PID:11248,PPID:11247

能够查看下那一个进度是啥:
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本条命令倘诺还目生,Linux基础得美妙绝伦复习下了:,轻易分析下啊:a是翻开全部(可以联想ls
-a),u是展现详细音信,x是把不借助终端的进程也出示出来(终端能够精通为:人与机械和工具交互的那几个)

技术:指令学习能够递增式学习:psps alinux学习之进程篇,进程间通讯之管道。 ps au ps aux ps ajx

当今验证一下复制壹份是何等看头:(代码闻风不动,只是在最上面增添了一行输出)

import os

def main():
    print("准备测试~PID:%d" % os.getpid())
    pid = os.fork() # 子进程被父进程fork出来后,在fork处往下执行

    if pid == 0:
        print("子进程:PID:%d,PPID:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
    elif pid > 0:
        print("父进程:PID:%d,PPID:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

    print("PID:%d,我是卖报的小行家,大风大雨都不怕" % os.getpid())

if __name__ == '__main__':
    main()

输出:(父亲和儿子进度的实行各类是系统调节决定的)

准备测试~PID:13081
父进程:PID:13081,PPID:9388
PID:13081,我是卖报的小行家,大风大雨都不怕
子进程:PID:13083,PPID:13081
PID:13083,我是卖报的小行家,大风大雨都不怕

诚然是Copy了一份,Code都同样(玩过逆向的应有知道,那份Code其实就坐落了.text(代码段)里面

子进度被父进度fork出来后,在fork处往下施行(Code和父进程同样),那时候他们就为了抢CPU各自为战了

最后证实一下:逐条进度地址空间中多少是一点一滴独立的(有血缘关系的则是:读时共享,写时复制,比如老爹和儿子进程等)

import os

def main():
    num = 100
    pid = os.fork()
    # 子进程
    if pid == 0:
        num += 10
    elif pid > 0:
        num += 20

    print("PID:%d,PPID:%d,Num=%d" % (os.getpid(), os.getppid(), num))

if __name__ == '__main__':
    main()

出口:(进程间通讯下1节课会系统的讲,明日只谈Linux和概念)

PID:6369,PPID:6332,Num=120
PID:6376,PPID:6369,Num=110

扩大:(轻易理解下就可以)

  1. 程序:贰进制文件(占用磁盘)
  2. 进程:运行的程序(全数数据都在内部存款和储蓄器中,供给占用CPU、内部存款和储蓄器等能源)
  3. 经过是CPU、内存、I/0设备的架空(逐一进度地址空间中数据是完全部独用立的
  4. 0号进程是Linux根本进度(这么清楚:初代吸血鬼)
  5. 1号经过是用户进度,全体进程的创导或多或少和它有提到(init or
    systemd
  6. 二号经过和壹号经过同样,都以0号进程创建的,全数线程调治都和他有关联

先看看Linux运营的图示:(图片来源网络)
www.5929.com 3

查看一下init进程
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CentOS进行了优化管理~systemd
www.5929.com 5

实质上程序开机运行方式也得以知道差异了:systemctl start mongodb.service
and sudo /etc/init.d/ssh start

Win系列的0号进程:
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第四点的证实:(以长途CentOS服务器为例) pstree -ps

systemd(1)─┬─NetworkManager(646)─┬─{NetworkManager}(682)
           │                     └─{NetworkManager}(684)
           ├─agetty(1470)
           ├─auditd(600)───{auditd}(601)
           ├─crond(637)
           ├─dbus-daemon(629)───{dbus-daemon}(634)
           ├─firewalld(645)───{firewalld}(774)
           ├─lvmetad(483)
           ├─master(1059)─┬─pickup(52930)
           │              └─qmgr(1061)
           ├─polkitd(627)─┬─{polkitd}(636)
           │              ├─{polkitd}(639)
           │              ├─{polkitd}(640)
           │              ├─{polkitd}(642)
           │              └─{polkitd}(643)
           ├─rsyslogd(953)─┬─{rsyslogd}(960)
           │               └─{rsyslogd}(961)
           ├─sshd(950)───sshd(50312)───sshd(50325)───bash(50326)───pstree(54258)
           ├─systemd-journal(462)
           ├─systemd-logind(626)
           ├─systemd-udevd(492)
           └─tuned(951)─┬─{tuned}(1005)
                        ├─{tuned}(1006)
                        ├─{tuned}(1007)
                        └─{tuned}(1048)

再看一个事例:

[dnt@localhost ~]$ pstree dnt -ps
sshd(50325)───bash(50326)───pstree(54471)
[dnt@localhost ~]$ pstree 50325 -ps
systemd(1)───sshd(950)───sshd(50312)───sshd(50325)───bash(50326)───pstree(54489)

骨子里你能够在虚拟机试试干死壹号经过,就到了登入页面了【未来多数系统都不让你如此干了】
kill -9 1

-bash: kill: (1) - 不允许的操作

 

能够用环形队列达成。队列满的话会阻塞。管道是一种最宗旨的IPC机制,由pipe函数创立

管道的制造

(唯壹一种是半双工的管道,那也是最原始的一种通讯方式)。而Linux作为一种新兴的操

2.二.僵尸进程和孤儿进度¶

示范代码:

先看看定义:

孤儿进度
:几个父进度退出,而它的2个或多少个子进度还在运作,那么那个子进程将成为孤儿进程。孤儿进度将被init进度(进度号为壹)所收养,并由init进度对它们产生情状采撷职业。

僵尸进程
:一个进程使用fork创制子进程,假设子进程退出,而父进度并未有调用wait或waitpid获取子进程的情形音讯,那么子进度的进度描述符依旧保存在系统中。那种经过称之为僵死进度。

伊始讲正是:

孤儿进度:你爸在你前面死了,你成了孤儿,然后您被进度一收养,你死后的事儿你干爹帮您化解

僵尸进度:你挂了,你爸忙着干任何作业并未有帮您安葬,你成为了孤魂野鬼,你的怨念一贯并存凡尘

举例看看:

import os
import time

def main():
    pid = os.fork()
    if pid == 0:
        print("子进程:Pid=%d,PPID=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
        time.sleep(1)  # 睡1s
    elif pid > 0:
        print("父进程:Pid=%d,PPID=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

    print("pid=%d,over" % os.getpid())

if __name__ == '__main__':
    main()

输出:
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import os
import time

def main():
    pid = os.fork()
    if pid == 0:
        print("子进程:Pid=%d,PPID=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
    elif pid > 0:
        print("父进程:Pid=%d,PPID=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
        while True:
            print("父亲我忙着呢,没时间管你个小屁孩")
            time.sleep(1)

    print("pid=%d,over" % os.getpid())

if __name__ == '__main__':
    main()

输出+测试:
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事实上僵尸进度的迫害真的一点都不小,那也正是干吗有个别人为了追求功效过度调用底层,不牵记本人其真实境况形最后发掘还比不上用自托管的效用高

僵尸进度是杀不死的,必须杀死父类才具深透消除它们,下边说说怎么让父进程为子进度‘收尸’


#include<unistd.h>

int pipe(int filedes[2]);

管道是1种最宗旨的历程间通信机制。管道由pipe函数来创立:

作系统,差不离扶助具备的Unix下常用的历程间通讯方法:管道、音信队列、共享内部存款和储蓄器、信

2.三.父进度回收子进度(wait and waitpid)¶

授课在此以前先轻松解析一下上边的Linux指令(幸免有人不太领悟)

kill -9 pid ==>
以前逆天说过,是无条件杀死进程,其实那种说法不可信,应该是发随机信号给某个进程

-玖指的正是时域信号道里面包车型客车SIGKILL(复信号终止),你写成kill -SIGKILL pid也一样

-柒只是系统给的1种简化写法(好像记得一~31实信号,各样Linux中都许多,别的的有点差别样)

dnt@MZY-PC:~/桌面/work/PC/python/Thread/Linux kill -l
 1) SIGHUP   2) SIGINT   3) SIGQUIT  4) SIGILL   5) SIGTRAP
 6) SIGABRT  7) SIGBUS   8) SIGFPE   9) SIGKILL 10) SIGUSR1
11) SIGSEGV 12) SIGUSR2 13) SIGPIPE 14) SIGALRM 15) SIGTERM
16) SIGSTKFLT   17) SIGCHLD 18) SIGCONT 19) SIGSTOP 20) SIGTSTP
21) SIGTTIN 22) SIGTTOU 23) SIGURG  24) SIGXCPU 25) SIGXFSZ
26) SIGVTALRM   27) SIGPROF 28) SIGWINCH    29) SIGIO   30) SIGPWR
31) SIGSYS  34) SIGRTMIN    35) SIGRTMIN+1  36) SIGRTMIN+2  37) SIGRTMIN+3
38) SIGRTMIN+4  39) SIGRTMIN+5  40) SIGRTMIN+6  41) SIGRTMIN+7  42) SIGRTMIN+8
43) SIGRTMIN+9  44) SIGRTMIN+10 45) SIGRTMIN+11 46) SIGRTMIN+12 47) SIGRTMIN+13
48) SIGRTMIN+14 49) SIGRTMIN+15 50) SIGRTMAX-14 51) SIGRTMAX-13 52) SIGRTMAX-12
53) SIGRTMAX-11 54) SIGRTMAX-10 55) SIGRTMAX-9  56) SIGRTMAX-8  57) SIGRTMAX-7
58) SIGRTMAX-6  59) SIGRTMAX-5  60) SIGRTMAX-4  61) SIGRTMAX-3  62) SIGRTMAX-2
63) SIGRTMAX-1  64) SIGRTMAX

相似找出过程中的某些程序一般都以用那一个:ps -aux | grep xxx
|事实上正是管道,用于有血缘关系进度间通讯,等会讲)

就算设置了pstree就更有利于了:pstree 13570 -ps
(Ubuntu自带,CentOS要装下yum install psmisc

systemd(1)───systemd(1160)───gnome-terminal-(21604)───bash(8169)───python3(13570)───python3(13571)

扩展:我们平常Ctrl+C事实上正是给 二)SIGINT发三个非功率信号


管道功用于有血缘关系的进度之间,通过fork来传递。

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号量、套接口等等。上面大家将种种介绍。

2.3.1.wait¶

代码实例:

步入正题:

Python的Wait和C种类的稍有两样,那边重视说说Python:

help(os.wait)

Help on built-in function wait in module posix:

wait()
    Wait for completion of a child process.

    Returns a tuple of information about the child process:
        (pid, status)

os.wait()回去四个元组,第二个是进度id,第一个是气象,不荒谬退出是0,被九号实信号干死就再次来到九

来个案例:

import os
import time

def main():
    pid = os.fork()
    if pid == 0:
        print("子进程:Pid=%d,PPID=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
    elif pid > 0:
        print("父进程:Pid=%d,PPID=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
        wpid, status = os.wait()
        print(wpid)
        print(status)

    print("pid=%d,over" % os.getpid())

if __name__ == '__main__':
    main()

输出:

父进程:Pid=22322,PPID=10139
子进程:Pid=22323,PPID=22322
pid=22323,over
22323
0
pid=22322,over

以身作则一下被玖号功率信号干死的状态:

import os
import time

def main():
    pid = os.fork()
    if pid == 0:
        print("子进程:Pid=%d,PPID=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
        while True:
            print("孩子老卵,就是不听话")
            time.sleep(1)
    elif pid > 0:
        print("父进程:Pid=%d,PPID=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
        wpid, status = os.wait()  # 调用一次只能回收一次,想都回收,就来个while循环,-1则退出
        print(wpid)
        print(status)
        if status == 0:
            print("正常退出")
        elif status == 9:
            print("被信号9干死了")

    print("pid=%d,over" % os.getpid())

if __name__ == '__main__':
    main()

输出:
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扩充:(回收所有子进程,status重返-一象征未有子进度了,Python里面未有子进度会触发相当)

import os
import time

def main():
    i = 0
    while i < 3:
        pid = os.fork()
        # 防止产生孙子进程(可以自己思索下)
        if pid == 0:
            break
        i += 1

    if i == 0:
        print("i=%d,子进程:Pid=%d,PPID=%d" % (i, os.getpid(), os.getppid()))
        time.sleep(1)
    elif i == 1:
        print("i=%d,子进程:Pid=%d,PPID=%d" % (i, os.getpid(), os.getppid()))
        time.sleep(1)
    elif i == 2:
        print("i=%d,子进程:Pid=%d,PPID=%d" % (i, os.getpid(), os.getppid()))
        time.sleep(3)
        while True:
            print("(PID=%d)我又老卵了,怎么滴~" % os.getpid())
            time.sleep(3)
    elif i==3: # 循环结束后,父进程才会退出,这时候i=3
        print("i=%d,父进程:Pid=%d,PPID=%d" % (i, os.getpid(), os.getppid()))
        while True:
            print("等待回收子进程")
            try:
                wpid, status = os.wait()
                print(wpid)
                print(status)
                if status == 0:
                    print("正常退出")
                elif status == 9:
                    print("被信号9干死了")
            except OSError as ex:
                print(ex)
                break

    print("pid=%d,over,ppid=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

if __name__ == '__main__':
    main()

演示:看最后一句输出,父进度扫尾事业做完就over了
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调用pipe函数,会在基本中开垦出一块缓冲区用来开始展览进程间通讯,那块缓冲区称为管道,它有叁个读端和贰个写端。

 

2.3.2.waitpid¶

代码实例:

地点说的wait格局是阻塞进程的1种艺术,waitpid能够安装不打断进程

help(os.waitpid)

Help on built-in function waitpid in module posix:

waitpid(pid, options, /)
    Wait for completion of a given child process.

    Returns a tuple of information regarding the child process:
        (pid, status)

    The options argument is ignored on Windows.

等候进程id为pid的进度结束,再次回到3个tuple,包涵经过的进度ID和剥离音信(和os.wait()同样),参数options会影响该函数的表现。在私下认可情状下,options的值为0。

  1. 一经pid是一个正数,waitpid()请求获取二个pid钦命的历程的淡出音讯
  2. 假使pid为0,则等待并得到当前历程组中的任何子进程的值
  3. 假使pid为-①,则等待日前经过的任何子进程
  4. 假使pid小于-一,则得到进度组id为pid的绝对值的别的一个经过
  5. 当系统调用重返-1时,抛出1个OSError格外。

官方原话是那般的:(法语好的能够看看作者有未有翻译错)

If pid is greater than 0, waitpid() requests status information for that specific process.
If pid is 0, the request is for the status of any child in the process group of the current process. 
If pid is -1, the request pertains to any child of the current process. 
If pid is less than -1, status is requested for any process in the process group -pid (the absolute value of pid).

options:(宏)

os.WNOHANG - 如果没有子进程退出,则不阻塞waitpid()调用
os.WCONTINUED - 如果子进程从stop状态变为继续执行,则返回进程自前一次报告以来的信息。
os.WUNTRACED - 如果子进程被停止过而且其状态信息还没有报告过,则报告子进程的信息。

补充:

  1. 进度组:每一个过程都属于几个“进度组”,当二个经过被创立的时候,它暗许是其父进度所在组的分子(你们一家
  2. 会 话:多少个进程组又构成一个会话(你们小区

用法和wait差不离,就是多了1个不打断线程的主意:

import os
import time

def main():
    pid = os.fork()

    if pid == 0:
        print("[子进程]PID:%d,PPID:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
        time.sleep(2)

    elif pid > 0:
        print("[父进程]PID:%d,PPID:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
        while True:
            try:
                wpid, status = os.waitpid(-1, os.WNOHANG)
                if wpid > 0:
                    print("回收子进程wpid:%d,状态status:%d" % (wpid, status))
            except OSError:
                print("没有子进程了")
                break

            print("父进程忙着挣钱养家呢~")
            time.sleep(3)

    print("[over]PID:%d,PPID:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

if __name__ == '__main__':
    main()

输出:

[父进程]PID:1371,PPID:29604
[子进程]PID:1372,PPID:1371
父进程忙着挣钱养家呢~
[over]PID:1372,PPID:1371
回收子进程wpid:1372,状态status:0
父进程忙着挣钱养家呢~
没有子进程了
[over]PID:1371,PPID:29604

调用pipe后,父进度创造管道,fd[1]管道写端,fd[0]管道读端,都以文件描述符,描述符分配是未被选用的纤维单元,若最小未被使用的文本讲述符是叁,则三记录管道的读端,4笔录管道的写端,总的来讲读端的文件讲述符非常小,写端的文件讲述符相当大。父进度fork出子进度,上图中的右边是父进程,左侧是子进度。子进度会经过父进程的公文描述表,三如故指向管道的读端,四指向写端。创造好管道后,要规定好通讯方向,有父写子读(关闭父读,关闭子写)和子写父读(关闭子读,关闭父写)三种接纳,是单工格局行事。若要求双向通讯,须求成立管道,仍是先创制管道,后fork。

pipe函数接受贰个参数,是带有五个整数的数组,假设调用成功,会透过pipefd[2]流传给用户程序四个文本描述符,要求留意pipefd [0]本着管道的读端,
pipefd
[1]针对管道的写端,那么此时以此管道对于用户程序就是二个文书,能够通过read(pipefd
[0]);或者write(pipefd
[1])实行操作。pipe函数调用成功再次回到0,不然重回-1..

 

2.3.3.wait3 and wait4¶

代码实例:

help(os.wait3)

Help on built-in function wait3 in module posix:

wait3(options)
    Wait for completion of a child process.

    Returns a tuple of information about the child process:
      (pid, status, rusage)

help(os.wait4)

Help on built-in function wait4 in module posix:

wait4(pid, options)
    Wait for completion of a specific child process.

    Returns a tuple of information about the child process:
      (pid, status, rusage)

以此是Python扩张的措施,用法和wait、waitpid大概,作者就不三个个的举个例子子了,以wait3为例

import os
import time

def main():
    pid = os.fork()

    if pid == 0:
        print("[子进程]PID:%d,PPID:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
        time.sleep(2)

    elif pid > 0:
        print("[父进程]PID:%d,PPID:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
        while True:
            try:
                wpid, status, rusage = os.wait3(os.WNOHANG)
                if wpid > 0:
                    print("回收子进程wpid:%d,状态status:%d\n详细信息:%s" % (wpid, status,
                                                                 rusage))
            except OSError:
                print("没有子进程了")
                break

            print("父进程忙着挣钱养家呢~")
            time.sleep(3)

    print("[over]PID:%d,PPID:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

if __name__ == '__main__':
    main()

输出

[父进程]PID:2638,PPID:29604
[子进程]PID:2639,PPID:2638
父进程忙着挣钱养家呢~
[over]PID:2639,PPID:2638
回收子进程wpid:2639,状态status:0
详细信息:resource.struct_rusage(ru_utime=0.0052179999999999995, ru_stime=0.0052179999999999995, ru_maxrss=7032, ru_ixrss=0, ru_idrss=0, ru_isrss=0, ru_minflt=869, ru_majflt=0, ru_nswap=0, ru_inblock=0, ru_oublock=0, ru_msgsnd=0, ru_msgrcv=0, ru_nsignals=0, ru_nvcsw=2, ru_nivcsw=0)
父进程忙着挣钱养家呢~
没有子进程了
[over]PID:2638,PPID:29604

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
int main(void)
{
    int fd[2];
    char str[1024] = "hello itcast";
    char buf[1024];
    pid_t pid;
    //fd[0] 读端
    //fd[1] 写端
    if (pipe(fd) < 0) {
        perror("pipe");
        exit(1);
    }
    pid = fork();
    //父写子读
    if (pid > 0) {
        //父进程里,关闭父读
        close(fd[0]);
        sleep(5);
        write(fd[1], str, strlen(str));
        close(fd[1]);
        wait(NULL);
    }
    else if (pid == 0) {
        int len, flags;
        //子进程里,关闭子写
        close(fd[1]);

        flags = fcntl(fd[0], F_GETFL);
        flags |= O_NONBLOCK;
        fcntl(fd[0], F_SETFL, flags);
tryagain:
        len = read(fd[0], buf, sizeof(buf));
        if (len == -1) {
            if (errno == EAGAIN) {
                write(STDOUT_FILENO, "try again\n", 10);
                sleep(1);
                goto tryagain;
            }
            else {
                perror("read");
                exit(1);
            }
        }
        write(STDOUT_FILENO, buf, len);
        close(fd[0]);
    }
    else {
        perror("fork");
        exit(1);
    }
    return 0;
}

那正是说再来看看通过管道举行通讯的步骤:

 

扩展:execl and execlp¶

代码实例:

事先有说fork后,也正是copy了一份,.text里面放的是代码段,假诺想要调用另一个先后,能够利用execlxxx,他会把.text里面包车型地铁代码替换掉

help(os.execl)

Help on function execl in module os:

execl(file, *args)
    execl(file, *args)

    Execute the executable file with argument list args, replacing the
    current process.

help(os.execlp)

Help on function execlp in module os:

execlp(file, *args)
    execlp(file, *args)

    Execute the executable file (which is searched for along PATH)
    with argument list args, replacing the current process.

来看个例证,os.execl("绝对路径","参数或者指令") or
os.execlp("Path中包含的命令","参数或者指令")

唤醒:查看命令路径:eg:which ls

import os

def main():
    pid = os.fork()
    if pid == 0:
        # 第二个参数不能为None,,第一个路径为绝对路径 eg:os.execl("/bin/ls"," ")
        os.execl("/bin/ls", "ls", "-al")
        # os.execlp("ls", "ls", "-al")  # 执行Path环境变量可以搜索到的命令
        print("exec函数族会替换代码,我是不会被执行的,除非上面的出问题了")

    print("-" * 10)  # 父进程执行一次,子进程不会执行

if __name__ == '__main__':
    main()

在意输出音讯:os.execlp("ls", "ls", "-al")

----------
总用量 28
drwxrwxr-x 6 dnt dnt 4096 7月  26 05:23 .
drwxrwxr-x 9 dnt dnt 4096 7月  24 20:55 ..
drwxr-xr-x 2 dnt dnt 4096 7月  19 14:47 .ipynb_checkpoints
drwxrwxr-x 6 dnt dnt 4096 7月  26 06:27 Linux
-rw-rw-r-- 1 dnt dnt   93 7月  26 05:49 temp.py
drwxrwxr-x 2 dnt dnt 4096 7月  24 15:29 .vscode
drwxrwxr-x 2 dnt dnt 4096 7月  25 12:18 进程

 

启动结果:

》父进度创建管道,获得七个文件讲述符指向管道的双方

一.管道(pipe)

管道是Linux支持的早期IPC情势,管道可分为无名氏管道,盛名管道等。

(壹)无名氏管道,它抱有多少个特色:

一)  管道是半双工的,只可以援助数据的单向流动;两进程间须求通讯时索要树立起多少个管道;

二) 
无名氏管道使用pipe()函数创造,只可以用来老爹和儿子进程可能兄弟进程之间;

三) 
管道对于通讯的两边进度来讲,实质上是1种独立的文件,只设有于内部存款和储蓄器中;

4) 
数据的读写操作:3个进程向管道中写多少,所写的数码增多在管道缓冲区的尾巴;另2个历程在管道中缓冲区的底部读数据。

   

(2)出名管道

盛名管道也是半双工的,可是它同意尚未亲缘关系的历程间开始展览通讯。具体点说正是,闻名管道提供了二个路线名与之举行关联,以FIFO(先进先出)的样式存在于文件系统中。那样即便是风马牛不相干的进度也得以由此FIFO互相通讯,只要他们能访问已经提供的路线。

值得注意的是,唯有在管道有读端时,往管道中写多少才有含义。否则,向管道写多少的进程会接收到内核发出来的SIGPIPE信号;应用程序能够自定义该复信号管理函数,大概直接忽略该功率信号。

 

在Linux文本流中,大家早已讲授了怎样在shell中选择管道连接七个经过。一样,多数编制程序语言中,也有局地指令用以达成类似的建制,比方在Python子进度中利用Popen和PIPE,在C语言中也有popen库函数来促成管道 (shell中的管道就是基于此编写制定的)。管道是由基本管理的叁个缓冲区(burrer),约等于我们放入内部存款和储蓄器中的3个纸条。管道的一端连接多个经过的出口。那些进程会向管道中放入音信。管道的另一端连接一个进程的输入,那么些历程抽出被放入管道的音信。3个缓冲区无需异常的大,它被规划成为环形的数据结构,以便管道能够被循环利用。当管道中并未有消息的话,从管道中读取的进程会等待,直到另一端的进度放入消息。当管道被放满音信的时候,尝试放入音信的进度会等待,直到另壹端的进度抽取新闻。当三个经过都截至的时候,管道也自动消失。

从规律上,管道利用fork机制创造(参考Linux进度基础和Linux从程序到进度),从而让五个经过能够接连不断到同三个PIPE上。最初始的时候,上面包车型地铁三个箭头都一而再在同2个进度Process 一上(连接在Process 壹上的三个箭头)。当fork复制进度的时候,会将那八个三番五次也复制到新的进程(Process 贰)。随后,每种过程关闭本人没有需求的三个连接 (八个肉色的箭头被关门; Process 一关闭从PIPE来的输入连接,Process 二关闭输出到PIPE的一连),那样,剩下的新民主主义革命连接就结成了如上航海用体育场地的PIPE。

是因为基于fork机制,所以管道只好用来父进度和子进度之间,也许有所同样祖先的多个子进度之间 (有亲缘关系的进度之间)。为了化解这一难题,Linux提供了FIFO格局连接进度。FIFO又称之为命名管道(named PIPE)。

FIFO (First in, First out)为一种特有的文件类型,它在文件系统中有相应的渠道。当二个进度以读(r)的措施展开该公文,而另1个经过以写(w)的艺术打开该公文,那么内核就能在那四个进程之间创建筑管理道,所以FIFO实际上也由基本管理,不与硬盘打交道。之所以叫FIFO,是因为管道本质上是三个先进先出的行列数据结构,最早放入的数据被第3读出来(好像是传递带,四只放货,一头取货),从而保障音讯沟通的次第。FIFO只是借用了文件系统(file system, 参考Linux文件管理背景知识)来为管道命名。写形式的进度向FIFO文件中写入,而读形式的经过从FIFO文件中读出。当删除FIFO文件时,管道连接也随着消逝。FIFO的功利在于大家能够透过文件的不二诀要来辨别管道,从而让从未亲缘关系的进度之间创设连接。

 

 

 

 

 三种价值观IPC实际上有很漫长的野史,所以其促成方式也并不完美 (举例说大家须求有个别进度担负删除创建的IPC)。二个同台的特色是它们并不利用文件操作的API。对于别的壹种IPC来讲,你都得以创立四个一连,并选用键值(key)作为识别的不二等秘书诀。我们能够在3个进程中中经过键值来利用的想要那多少个连接 (比方多少个音讯队列,而我们选择使用个中的二个)。键值能够由此某种IPC格局在进程间传递(举个例子说大家地点说的PIPE,FIFO也许写入文件),也足以在编制程序的时候内放置程序中。

在多少个进度共享键值的图景下,那一个古板IPC格外接近于二十八线程共享财富的法子(参看Linux拾②线程与一齐):

多进度合营能够帮助大家丰盛利用多核和互连网时期带来的优势。多进度能够使得缓和放区救济总会结瓶颈的难题。网络通讯实际上也是1个进程间通讯的主题素材,只可是那个经过布满于分歧的计算机上。网络连接是透过socket达成的。由于socket内容强大,所以大家不在这里深刻。一个细微注脚是,socket也得以用于Computer内部进度间的通讯。

管道是经过间通讯中最古老的形式,它蕴含佚名管道和资深管道三种,前者用于父进

程和子进度间的通讯,后者用于周转于一致台机器上的轻巧五个进程间的通讯。

  无名管道由pipe()函数创造:

  
#include <unistd.h>

   int pipe(int
filedis[2]);

  参数filedis再次回到七个文本讲述符:filedes[0]为读而开荒,filedes[1]为写而张开。

filedes[1]的出口是filedes[0]的输入。上边包车型地铁例证示范了怎么在父进度和子进度间达成通讯。

#define INPUT 0

#define OUTPUT 1

void main() {

int file_descriptors[2];

 

pid_t pid;

char buf[256];

int returned_count;

 

pipe(file_descriptors);

 

if((pid = fork()) == -1) {

printf(“Error in fork\n”);

exit(1);

}

 

if(pid == 0) {

printf(“in the spawned (child)
process…\n”);

 

close(file_descriptors[INPUT]);

write(file_descriptors[OUTPUT],
“test data”, strlen(“test data”));

exit(0);

} else {

 

printf(“in the spawning (parent)
process…\n”);

 

close(file_descriptors[OUTPUT]);

returned_count =
read(file_descriptors[INPUT], buf, sizeof(buf));

printf(“%d bytes of data received
from spawned process: %s\n”,

returned_count, buf);

}

  在Linux系统下,盛名管道可由三种办法创立:命令市场价格势mknod系统调用和函数

mkfifo。下边包车型客车三种路子都在当前目录下生成了1个名字为myfifo的盛名管道:

    方式一:mkfifo(“myfifo”,”rw”);

    方式二:mknod myfifo p

  生成了有名管道后,就足以利用相似的文本I/O函数如open、close、read、write等来

对它进行操作。上边正是1个轻便的例证,假诺我们早就创制了二个名称叫myfifo的有名管道。

 

 

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

void main() {

FILE * in_file;

int count = 1;

char buf[80];

in_file = fopen(“mypipe”,
“r”);

if (in_file == NULL) {

printf(“Error in fdopen.\n”);

exit(1);

}

while ((count = fread(buf, 1, 80,
in_file)) > 0)

printf(“received from pipe: %s\n”,
buf);

fclose(in_file);

}

   

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

void main() {

FILE * out_file;

int count = 1;

char buf[80];

out_file = fopen(“mypipe”,
“w”);

if (out_file == NULL) {

printf(“Error opening pipe.”);

exit(1);

}

sprintf(buf,”this is test data for
the named pipe example\n”);

fwrite(buf, 1, 80, out_file);

fclose(out_file);

}

 

 

 

 

一、无名管道

佚名管道是Linux中管道通信的1种原始方法,如图1(左)所示,它兼具以下特点:

一它不得不用来全部亲缘关系的历程之间的通讯(也正是父亲和儿子进度或然兄弟进程之间);

贰它是多少个半双工的通讯格局,具有原则性的读端和写端;

3管道也能够看作是一种奇特的文书,对于它的读写也足以动用普通的 read()、write()等函数。但它不是平时的公文,并不属于别的任何文件系统并且只存在于内部存款和储蓄器中。

二、知名管道**(FIFO)**

显赫管道是对无名氏管道的一种革新,如图一(右)所示,它兼具以下特征:

壹它能够使互不相干的五个经过间落成互相之间通信;

二该管道能够因而路线名来提议,并且在文件系统中是可见的。在确立了管道之后,四个经过就足以把它看成平日文书1律进行读写操作,使用越发有利于;

三 FIFO严厉地坚守先进先出规则,对管道及FIFO的读总是从起先处回来数据,对它们的写则是把数据拉长到最后,它们不帮忙如 lseek()等文件定位操作。

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佚名管道及其系统调用

一、管道成立与管道表达

管道是基于文件讲述符的通讯格局,当3个管道建马上,它会制造三个文件讲述符fd[0]和fd[1],其中fd[0]稳固用于读管道,而fd[1]原则性用于写管道,如图二所示,这样就组成了两个半双工的坦途。

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管道关闭时只须求将这五个文本讲述符关闭就可以,可利用普通的close()函数各种闭馆各样文件讲述符。

2、管道创造函数

创制管道能够调用 pipe() 来落到实处,如下表

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三、管道读写表明


pipe() 成立的管道两端处于同三个进程中,由于管道重假诺用以在不一致的经过间通信的,因而,在其实使用中从不太轮廓思。实际上,经常先是创设二个管道,再调用fork()函数成立3个子进程,该子进度会一而再父进度所创设的管道,那时,老爹和儿子进度管道的文本讲述符对应涉及如下图

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那儿的涉及近乎格外复杂,实际上却早已给差别进度之间的读写成立了很好的口径。老爹和儿子进度分别有着自身的读写通道,为了兑现父亲和儿子进度之间的读写,只需把非亲非故的读端或写端的文件讲述符关闭就可以。例如,图四中,将父进度的写端fd[1]和子进度的读端fd[0]关闭,则父亲和儿子进度之间就成立起一条”子进度写入父进程读取”的大道。一样,也足以将父进度的读端fd[0]和子进度的写端fd[1]关门,则父亲和儿子进度之间就确立起一条”父进程写入子进程读取”的坦途

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除此以外,父进度还足以创制七个子进程,各类子进度都卫冕了相应的fd[0]和fd[1],此时,只必要关闭相应的端口就可以建设构造各子进程之间的的大道。

肆、管道读写注意点


唯有在管道的读端存在时,向管道写入数据才有含义。不然,向管道写入数据的长河将吸收接纳内核传来的 SIGPIPE 频域信号(平常为 Broken pipe错误)。


向管道写入数据时,Linux将不保险写入的原子性,管道缓冲区一有空余区域,写进度就能够策动向管道写入数据。借使读进度不读取管道缓冲区中的数据,那么写过程将会直接不通。


老爹和儿子进度在运作时,它们的顺序顺序并不可能保险。由此,为了保障老爹和儿子进度早已关闭了相应的文本描述符,可在五个经过中调用 sleep()函数。当然,那种调用不是很好的化解方法,未来小编会用经过之间的协同与排斥机制来修改它的!

本实验中,首先创设管道,之后父进度使用 fork()函数创立子进程,最终经过关闭父进程的读描述符fd[0]和子进度的写描述符fd[1]来树立一个”父进度写入子进度读取”的管道,从而建立起它们中间的通讯。

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专门的工作流管道

正规流管道函数表达

与Linux的文书操作中有依靠文件流的规范I/O操作同样,管道的操作也支持基于文件流的的格局。那种基于文件流的管道首假使用来创设贰个再而三到另二个进度的管道,这里的”另2个进程”也正是二个得以开始展览自然操作的可推行文件,比方,用户施行”ls -l”可能自身编写的次第”./pipe” 等。由于那类操作很常用,由此正式流管道就将壹层层的创立进度合并到一个函数 popen()中产生,它所形成的劳作有以下几步:

一成立1个管道

贰 fork()创制二个子进度

叁在父亲和儿子进程中关闭不需求的文件讲述符

4推行 exec 函数族调用

5进行函数中所钦命的通令

以此函数的行使能够大大裁减代码的编写量,但与此同时也有一些不利于之处。举例,它不比前方管道创制的函数那样灵活多变,并且用popen()成立的管道必须选用标准I/O函数实行操作,而无法使用前面的 read()、write()壹类不带缓冲的I/O函数。与之相呼应,关闭用popen()创设的流管道必须使用函数 pclose(),该函数关闭规范I/O流,并听候命令实践完毕。

函数格式

popen()函数和pclose()函数如下表:

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www.5929.com 23

www.5929.com 24

 

 

 

资深管道**(FIFO)**

先是将上1节的关于知名管道的定义再贴出来

有名管道是对无名氏管道的一种创新,它有着以下特征:

壹它能够使互不相干的八个经过间达成互动通讯;

贰该管道能够通过路径名来提议,并且在文件系统中是可知的。在创制了管道之后,多少个经过就能够把它作为普通文书一律进行读写操作,使用分外有利;

三 FIFO严厉地遵照先进先出规则,对管道及FIFO的读总是从起头处回来数据,对它们的写则是把数量增进到末了,它们不支持如 lseek()等公事定位操作。

出名管道的成立能够运用函数 mkfifo(),该函数类似与公事中的 open()操作,能够钦点管道的路线和开荒的格局。大家还能在命令行使用”mknod 管道名 p”来创立盛名管道。

在管道创设成功后,就能够运用open()、write()和read()那个函数了。与通常文书的付出设置一样,对于为读而开拓的管道可在open()中设置O_PRADODONLY,对于为写而开采的管道可在open()中设置O_WRONLY,在此地与经常文书不一样的是阻塞问题。由于一般文书在读写时不汇合世堵塞难题,而在管道的读写中却有不通的或许,这里的非阻塞标记能够在open()函数中设定为O_NONBLOCK。上面分别对堵塞张开和非阻塞打开的读写实行座谈。

对此读进度:


若该管道是阻塞张开,且当前FIFO内未有数量,则对读进度来说将一直不通到有多少写入。


若该管道是非阻塞展开,则无论FIFO内是或不是有数量,读进程都会霎时实行读操作。即只要FIFO内未有数据,则读函数将马上重临0。

对此写进程:


若该管道是阻塞展开,则写操作将直接不通到多少能够被写入。


若该管道是非阻塞张开而无法写入全体数量,则读操作举行局部写入也许调用失败。

下表列出了mkfifo()函数的语法要点

www.5929.com 25

为了方便我们查错,再对FIFO相关的失误新闻举行汇总,如下表:

www.5929.com 26

上边包车型地铁实验中还要用到 access()函数,它的证实如下表:

www.5929.com 27

access()函数的法力是规定文件或文件夹的访问权限,即检查有些文件的存取方式,比方正是只读格局、只写方式等,假设钦定的存取情势可行,则函数重返0,否则函数再次回到-一。

 

二个用来读管道,另四个用来写管道。个中在读管道的程序中开创管道,并且作为main()函数里的参数由用户输入要写入的剧情;读管道的先后会读出用户写入到管道的始末。那多个程序行使的是阻塞式读写管道格局。

写管道的顺序如下:

www.5929.com 28

www.5929.com 29

读管道程序如下

www.5929.com 30

www.5929.com 31

编纂保存上述多个文本后各自选拔命令:gcc fifo_write.c -o
fifo_write和命令:gcc fifo_read.c -o fifo_read编译。

为了能更加好的体察运营效果,必要把那多个程序分别在终极里运维,在此处首先运转读管道程序。读管道进度在确立管道后就从头循环地从管道里读出内容,借使未有数量可读,则平素不通到写管道进程向管道写入数据。在运转了写管道程序后,读进度能够从管道里读出用户的输入内容,程序运维结果如下:

www.5929.com 32

 

 

 

 

 

平日的Linux shell都同意重定向,而重定向使用的就是管道。比方:

ps |
grep vsftpd .管道是单向的、先进先出的、无组织的、固定大小的字节流,它把一个进度的正经输出和另1个进度的正经输入连接在协同。写进度在管道的尾端写入数据,读进程在管道的道端读出多少。数据读出后将从管道中移走,别的读进度都不可能再读到那几个多少。管道提供了简短的流动调查控机制。进度试图读空中交通管理道时,在有数量写入管道前,进度将直接不通。同样,管道已经满时,进度再试图写管道,在别的进度从管道中移走多少以前,写进度将一贯不通。管道首要用来差别进度间通讯。

 

linux学习之进程篇,进程间通讯之管道。一.管道创立与关闭

开创贰个轻巧易行的管道,能够运用系统调用pipe()。它承受三个参数,相当于一个囊括八个整数的数组。要是系统调用成功,此数组将席卷管道使用的七个公文讲述符。创制三个管道之后,一般景况下进度将产生二个新的过程。

系统调用:pipe();

原型:int pipe(int fd[2]);

再次回到值:借使系统调用成功,重返0。假若系统调用失利重临-1:

errno=EMFILE(未有空亲的文本讲述符)

     
EMFILE(系统文件表已满)

     
EFAULT(fd数组无效)

注意:fd[0]用来读取管道,fd[1]用于写入管道。

图见附属类小部件

贰.管道的成立

#include<unistd.h>

#include<errno.h>

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

int main()

{

int pipe_fd[2];

if(pipe(pipe_fd)<0){

printf(“pipe create
error\n”);

return -1;

}

else

printf(“pipe create
success\n”);

close(pipe_fd[0]);

close(pipe_fd[1]);

}

叁.管道的读写

管道首要用来差异进程间通讯。实际上,经常先创设三个管道,再经过fork函数创制贰个子历程。图见附件。

子过程写入和父进度读的命名管道:图见附属类小部件

管道读写注意事项:

能够因而展开三个管道来创立2个双向的管道。但需求在子理程中正确地设置文件讲述符。必须在系统调用fork()中调用pipe(),不然子进度将不会持续文件讲述符。当使用半双工管道时,任何关系的历程都必须共享2个有关的先世进度。因为管道存在于系统基本之中,所以任何不在创立管道的进度的上代进度之中的进度都将不能够寻址它。而在命名管道中却不是这么。管道实例见:pipe_rw.c

#include<unistd.h>

#include<memory.h>

#include<errno.h>

#include<stdio.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));数组中的数据清0;

if(pipe(pipe_fd)<0){

printf(“pipe create
error\n”);

return -1;

}

if((pid=fork())==0){

printf(“\n”);

close(pipe_fd[1]);

sleep(2);

if((r_num=read(pipe_fd[0],buf_r,100))>0){

printf(“%d numbers
read from be pipe is %s\n”,r_num,buf_r);

}

close(pipe_fd[0]);

exit(0);

}else if(pid>0){

close(pipe_fd[0]);

if(write(pipe_fd[1],”Hello”,5)!=-1)

printf(“parent write
success!\n”);

if(write(pipe_fd[1],”
Pipe”,5)!=-1)

printf(“parent
wirte2 succes!\n”);

close(pipe_fd[1]);

sleep(3);

waitpid(pid,NULL,0);

exit(0);

}

}

四.职业流管道

与linux普通话件操作有文件流的标准I/O同样,管道的操作也支撑基于文件流的形式。接口函数如下:

库函数:popen();

原型:FILE *open (char *command,char *type);

再次来到值:假使成功,再次回到3个新的公文流。假设无法创立进度可能管道,重临NULL。管道中数据流的倾向是由第叁个参数type调控的。此参数能够是r或然w,分别表示读或写。但不能够而且为读和写。在Linux 系统下,管道将会以参数type中首先个字符代表的格局展开。所以,倘若您在参数type中写入rw,管道将会以读的法子展开。

动用popen()创造的管道必须运用pclose()关闭。其实,popen/pclose和规范文件输入/输出流中的fopen()/fclose()13分相似。

库函数:pclose();

原型:int pclose(FILE *stream);

重临值:再次回到系统调用wait四()的情况。

即便stream无效,可能系统调用wait肆()战败,则赶回-壹。注意此库函数等待管道进程运行截止,然后歇业文件流。库函数pclose()在利用popen()成立的进度上施行wait四()函数,它将损坏管道和文件系统。

流管道的例子。

#include<stdio.h>

#include<unistd.h>

#include<stdlib.h>

#include<fcntl.h>

#define BUFSIZE
1024

int 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);

}

伍.命名管道(FIFO)

命名管道和一般的管道基本同样,但也有1对明显的例外:

A、命名管道是在文件系统中作为3个异样的配备文件而留存的。

B、差异祖先的进度之间能够由此管道共享数据。

C、当共享管道的长河推行完全数的I/O操作之后,命名管道将继续封存在文件系统中以便现在使用。

管道只可以由相关进度使用,它们一齐的先人进度创立了管道。不过,通过FIFO,不相干的经过也能交换数据。

命名管道创造与操作

#include<sys/types.h>

#include<sys/stat.h>

int mkfifo(const
char *pathname,mode_t mode);

归来:若成功则为0,若出错重回-1

举例已经用mkfifo创制了二个FIFO,就可用open张开它。确实,一般的文件I/O函数(close,read,write,unlink等)都可用于FIFO。当张开一个FIFO时,非阻塞标(O_NONBLOCK)发生下列影响:

(一)在一般景况中(未有表明O_NONBLOCK),只读展开要阻塞到某些其余进程为写展开此FIFO。类似,为写而开拓二个FIFO要阻塞到某些别的进度为读而展开它。

(2)若是指一了O_NONBLOCK,则只读张开即刻回去。可是,假设未有经过一度为读而开发二个FIFO,那么只写张开将出错重回,其errno是ENXIO。类似于管道,若写贰个尚无进度为读而开采的FIFO,则发出非复信号SIGPIPE。若某些FIFO的末梢三个写进程关闭了该FIFO,则将为该FIFO的读进度发生多少个文本停止标识。

FIFO相关出错消息:

EACCES(无存取权限)

EEXIST(内定文件不存在)

ENAMETOOLONG(路径名太长)

ENOENT(包罗的目录不存在)

ENOSPC(文件系统余空间不足)

ENOTDI卡宴(文件路线无效)

EROFS(钦点的文件存在于只读文件系统中)

 

 

fifo_write.c 

#include<sys/types.h>

#include<sys/stat.h>

#include<errno.h>

#include<fcntl.h>

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include<string.h>

#define FIFO
“/tmp/myfifo”

main(int
argc,char** argv)

{

char buf_r[100];

int fd;

int nread;

if((mkfifo(FIFO,O_CREAT|O_EXCL)<0)&&(errno!=EEXIST))

printf(“cannot
create fifoserver\n”);

printf(“Preparing
for reading bytes….\n”);

memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));

fd=open(FIFO,O_RDONLY|O_NONBLOCK,0);

if(fd==-1)

{

perror(“open”);

exit(1);

}

while(1){

memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));

if((nread=read(fd,buf_r,100))==-1){

if(errno==EAGAIN)

printf(“no data
yet\n”);

}

printf(“read %s from
FIFO\n”,buf_r);

sleep(1);

}

pause();

unlink(FIFO);

}

 

fifo_read.c

#include<sys/types.h>

#include<sys/stat.h>

#include<errno.h>

#include<fcntl.h>

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include<string.h>

#define
FIFO_SERVER “/tmp/myfifo”

main(int
argc,char** argv)

{

int fd;

char w_buf[100];

int nwrite;

if(fd==-1)

if(errno==ENXIO)

printf(“open
error;no reading process\n”);

fd=open(FIFO_SERVER,O_WRONLY|O_NONBLOCK,0);

if(argc==1)

printf(“Please send
something\n”);

strcpy(w_buf,argv[1]);

if((nwrite=write(fd,w_buf,100))==-1)

{

if(errno==EAGAIN)

printf(“The FIFO has
not been read yet. Please try later\n”);

}

else 

printf(“write %s to
the FIFO\n”,w_buf);

}

 

 

 

 

 

贰.四.一.进度间通讯~文件通讯¶

代码实例:https://github.com/lotapp/BaseCode/tree/master/python/伍.concurrent/Linux/进度通讯/1.file

讲管道此前,先说个简易的:通过文件举行通讯

来三个简练读写的案例先适应下文件操作:

In [1]:

!ls

# 这种写法类似于Net的 using 托管
with open("test.txt", "w") as f:
    f.write("从前有座山,山上有座庙,庙里有个老和尚和一个小和尚。有一天,老和尚对小和尚说:")

with open("test.txt", "r") as f:
    data = f.read()
    print(data)

!ls

 

并发编程~进程先导篇.ipynb
从前有座山,山上有座庙,庙里有个老和尚和一个小和尚。有一天,老和尚对小和尚说:
test.txt  并发编程~进程先导篇.ipynb

 

来个简易的案例:

import os
import time

def main():
    pid = os.fork()

    if pid > 0:
        print("父进程(pid=%d)开始写入:" % os.getpid())
        with open(str(pid), "w") as f:
            f.write("[父进程写入]从前有座山,山上有座庙,庙里有个老和尚和一个小和尚。有一天,老和尚对小和尚说:\n")
        time.sleep(2)
        print("父进程(pid=%d)开始读取:" % os.getpid())
        with open(str(pid), "r") as f:
            print(f.read())

        wpid, status = os.wait()  # 收尸
        print("pid=%d已经回收,status:%d" % (wpid, status))

    elif pid == 0:
        print("子进程(pid=%d)开始读取:" % os.getpid())
        with open(str(os.getpid()), "r") as f:
            print(f.read())
        print("子进程(pid=%d)开始追加:" % os.getpid())
        with open(str(os.getpid()), "a") as f:  # 追加
            f.write("[子进程追加]从前有座山,山上有座庙,庙里有个老和尚和一个小和尚。有一天,老和尚对小和尚说:\n")

    print("\n进程(pid=%d)完蛋了" % os.getpid())

if __name__ == '__main__':
    main()

图示:
www.5929.com 33

 

www.5929.com 34

www.5929.com 35

一、管道概述及相关API应用

二.四.2.进度间通讯~队列 Queue(常用)¶

代码实例:https://github.com/lotapp/BaseCode/tree/master/python/5.concurrent/Linux/进度通讯/贰.Queue

from multiprocessing import Queue

help(Queue)

Help on method Queue in module multiprocessing.context:

Queue(maxsize=0) method of multiprocessing.context.DefaultContext instance
    Returns a queue object

实例化对象扶助文书档案:

from multiprocessing import Queue

q = Queue(2)
help(q)

Help on Queue in module multiprocessing.queues object:

class Queue(builtins.object)
 |  Methods defined here:
 |  
 |  __getstate__(self)
 |  
 |  __init__(self, maxsize=0, *, ctx)
 |      Initialize self.  See help(type(self)) for accurate signature.
 |  
 |  __setstate__(self, state)
 |  
 |  cancel_join_thread(self)
 |  
 |  close(self)
 |  
 |  empty(self)
 |  
 |  full(self)
 |  
 |  get(self, block=True, timeout=None)
 |  
 |  get_nowait(self)
 |  
 |  join_thread(self)
 |  
 |  put(self, obj, block=True, timeout=None)
 |  
 |  put_nowait(self, obj)
 |  
 |  qsize(self)
 |  
 |  ----------------------------------------------------------------------
 |  Data descriptors defined here:
 |  
 |  __dict__
 |      dictionary for instance variables (if defined)
 |  
 |  __weakref__
 |      list of weak references to the object (if defined)

详尽内容(如:非阻塞、池中选拔等)下次讲代码的时候会详说,轻易看个例子:

import os
from multiprocessing import Queue

def main():
    q = Queue(1)  # 创建一个容量为1的队列(只能put接受1条,get取出后才可以放)
    pid = os.fork()
    if pid == 0:
        print("[子进程]:pid:%d,ppid:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
        q.put("父亲大人,我可以出去玩吗?")
        output = q.get()
        print("[子进程]收到父亲大人回复:%s" % output)
    elif pid > 0:
        print("[父进程]:pid:%d,ppid:%d" % (os.getppid(), os.getppid()))
        output = q.get()  # 儿子每天出去都会说,等待ing
        print("[父进程]收到儿子的话:%s" % output)
        q.put("准了")

        wpid, status = os.wait()
        print("[父进程]帮pid:%d收尸,状态:%d" % (wpid, status))

    print("[OVER]:pid:%d,ppid:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

if __name__ == '__main__':
    main()

输出:

[父进程]:pid:12403,ppid:12403
[子进程]:pid:744,ppid:743
[父进程]收到儿子的话:父亲大人,我可以出去玩吗?
[子进程]收到父亲大人回复:准了
[OVER]:pid:744,ppid:743
[父进程]帮pid:744收尸,状态:0
[OVER]:pid:743,ppid:12403

动用管道须求专注以下四种特有情形(借使都以阻塞I/O操作,未有设置O_NONBLOCK标志): 
(一)
借使具有指向管道写端的文件讲述符都关闭了(管道写端的引用计数等于0),而照旧有经过从管道的读端读数据,那么管道中多余的多寡都被读取后,再一次read会重返0,就如读到文件末尾同样。 
(二)假若有针对管道写端的文件讲述符没关闭(管道写端的引用计数大于0),而具备管道写端的进度也从没向管道中写多少,那时有经过从管道读端读数据,那么管道中剩下的数目都被读取后,再度read会阻塞,直到管道中有数量可读了才读取数据并再次回到。 
(三)
倘若全数指向管道读端的文本讲述符都关闭了(管道读端的引用计数等于0),那时有经过向管道的写端write,那么该进度会吸收确定性信号SIGPIPE,平时会导致进度相当终止
(4)
若是有指向管道读端的公文讲述符没关闭(管道读端的引用计数大于0),而富有管道读端的历程也从不从管道中读数据,那时有经过向管道写端写多少,那么在管道被写满时再度write会阻塞,直到管道中有空地方了才写入数据并回到。

》利用fork函数成立出子进度,则子进度也收获多少个文本讲述符指向平等管道

一.1 管道相关的首要概念

管道是Linux帮助的早期Unix IPC方式之壹,具备以下特点:

  • 管道是半双工的,数据只可以向二个方向流动;需求相互通讯时,必要树立起四个管道;

  • 只得用于父亲和儿子进度也许兄弟进度之间(具备亲缘关系的进程);

  • 单身构成一种独立的文件系统:管道对于管道两端的进程来说,便是一个文件,但它不是常见的文本,它不属于某种文件系统,而是自立门户,单独构成一种文件系统,并且只设有与内部存款和储蓄器中。

  • 数量的读出和写入:多个进度向管道中写的始末被管道另一端的进程读出。写入的内容每回都增多在管道缓冲区的尾声,并且每便都是从缓冲区的头顶读出多少。

    ### 一.贰管道的创始:

    #include <unistd.h>
    
    int pipe(int fd[2])
    

    该函数创设的管道的双面处于多个进程个中,在事实上行使中绝非太大要义,由此,二个经过在由pipe()创制管道后,一般再fork贰个子历程,然后通过管道达成父子进程间的通讯(由此也易于推出,只要七个经过中留存亲缘关系,这里的亲情关系指的是享有协同的上代,都足以选取管道情势来拓展通讯)。

    ### 一.3管道的读写规则:

    管道两端可分别用描述字fd[0]以及fd[1]来叙述,必要留意的是,管道的两岸是定点了任务的。即1端只能用来读,由描述字fd[0]代表,称其为管道读端;另一端则只可以用来写,由描述字fd[1]来代表,称其为管道写端。如若筹算从管道写端读取数据,或然向管道读端写入数据都将招致错误发生。一般文件的I/O函数都得以用于管道,如close、read、write等等。

    从管道中读取数据:

  • 要是管道的写端不存在,则感到已经读到了数额的末梢,读函数重回的读出字节数为0;

  • 当管道的写端存在时,假若请求的字节数目大于PIPE_BUF,则赶回管道中存活的数据字节数,假如请求的字节数目不超过PIPE_BUF,则赶回管道中幸存数据字节数(此时,管道中数据量小于请求的数据量);也许重回请求的字节数(此时,管道中数据量非常大于请求的数据量)。注:(PIPE_BUF在include/linux/limits.h中定义,差别的基业版本可能会迥然区别。Posix.壹须求PIPE_BUF至少为512字节,red hat 7.2中为4096)。

    至于管道的读规则印证:

     /**************
    
     * readtest.c *
    
     **************/
    
    #include <unistd.h>
    
    #include <sys/types.h>
    
    #include <errno.h>
    
    main()
    
    {
    
        int pipe_fd[2];
    
        pid_t pid;
    
        char r_buf[100];
    
        char w_buf[4];
    
        char* p_wbuf;
    
        int r_num;
    
        int cmd;
    
        
    
        memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));
    
        memset(w_buf,0,sizeof(r_buf));
    
        p_wbuf=w_buf;
    
        if(pipe(pipe_fd)<0)
    
        {
    
            printf("pipe create error\n");
    
            return -1;
    
        }
    
        
    
        if((pid=fork())==0)
    
        {
    
            printf("\n");
    
            close(pipe_fd[1]);
    
            sleep(3);//确保父进程关闭写端
    
            r_num=read(pipe_fd[0],r_buf,100);
    
    printf(    "read num is %d   the data read from the pipe is %d\n",r_num,atoi(r_buf));
    
            
    
            close(pipe_fd[0]);
    
            exit();
    
        }
    
        else if(pid>0)
    
        {
    
        close(pipe_fd[0]);//read
    
        strcpy(w_buf,"111");
    
        if(write(pipe_fd[1],w_buf,4)!=-1)
    
            printf("parent write over\n");
    
        close(pipe_fd[1]);//write
    
            printf("parent close fd[1] over\n");
    
        sleep(10);
    
        }    
    
    }
    
     /**************************************************
    
     * 程序输出结果:
    
     * parent write over
    
     * parent close fd[1] over
    
     * read num is 4   the data read from the pipe is 111
    
     * 附加结论:
    
     * 管道写端关闭后,写入的数据将一直存在,直到读出为止.
    
     ****************************************************/
    

    向管道中写入数据:

  • 向管道中写入数据时,linux将不保证写入的原子性,管道缓冲区壹有空暇区域,写进度就能够试图向管道写入数据。如若读进度不读走管道缓冲区中的数据,那么写操作将一直不通。 

  • 注:唯有在管道的读端存在时,向管道中写入数据才有含义。不然,向管道中写入数据的经过将接收内核传来的SIFPIPE时限信号,应用程序能够管理该时域信号,也能够忽略(暗中认可动作则是应用程序终止)。

    对管道的写规则的验证壹:写端对读端存在的借助

    #include <unistd.h>
    
    #include <sys/types.h>
    
    main()
    
    {
    
        int pipe_fd[2];
    
        pid_t pid;
    
        char r_buf[4];
    
        char* w_buf;
    
        int writenum;
    
        int cmd;
    
        
    
        memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));
    
        if(pipe(pipe_fd)<0)
    
        {
    
            printf("pipe create error\n");
    
            return -1;
    
        }
    
        
    
        if((pid=fork())==0)
    
        {
    
            close(pipe_fd[0]);
    
            close(pipe_fd[1]);
    
            sleep(10);    
    
            exit();
    
        }
    
        else if(pid>0)
    
        {
    
        sleep(1);  //等待子进程完成关闭读端的操作
    
        close(pipe_fd[0]);//write
    
        w_buf="111";
    
        if((writenum=write(pipe_fd[1],w_buf,4))==-1)
    
            printf("write to pipe error\n");
    
        else    
    
            printf("the bytes write to pipe is %d \n", writenum);
    
        
    
        close(pipe_fd[1]);
    
        }    
    
    }
    

    则输出结果为: Broken pipe,原因正是该管道以及它的有着fork()产物的读端都早已被关闭。假使在父进度中保存读端,即在写完pipe后,再关闭父进程的读端,也会常常写入pipe,读者可本身作证一下该结论。由此,在向管道写入数据时,至少应该存在某3个历程,在那之中管道读端未有被关门,不然就能够冒出上述失实(管道断裂,进度收到了SIGPIPE复信号,暗许动作是经过终止)

    对管道的写规则的验证2:linux不保证写管道的原子性验证

    #include <unistd.h>
    
    #include <sys/types.h>
    
    #include <errno.h>
    
    main(int argc,char**argv)
    
    {
    
        int pipe_fd[2];
    
        pid_t pid;
    
        char r_buf[4096];
    
        char w_buf[4096*2];
    
        int writenum;
    
        int rnum;
    
        memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));    
    
        if(pipe(pipe_fd)<0)
    
        {
    
            printf("pipe create error\n");
    
            return -1;
    
        }
    
        
    
        if((pid=fork())==0)
    
        {
    
            close(pipe_fd[1]);
    
            while(1)
    
            {
    
            sleep(1);    
    
            rnum=read(pipe_fd[0],r_buf,1000);
    
            printf("child: readnum is %d\n",rnum);
    
            }
    
            close(pipe_fd[0]);
    
            
    
            exit();
    
        }
    
        else if(pid>0)
    
        {
    
        close(pipe_fd[0]);//write
    
        memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));    
    
        if((writenum=write(pipe_fd[1],w_buf,1024))==-1)
    
            printf("write to pipe error\n");
    
        else    
    
            printf("the bytes write to pipe is %d \n", writenum);
    
        writenum=write(pipe_fd[1],w_buf,4096);
    
        close(pipe_fd[1]);
    
        }    
    
    }
    
    输出结果:
    
    the bytes write to pipe 1000
    
    the bytes write to pipe 1000  //注意,此行输出说明了写入的非原子性
    
    the bytes write to pipe 1000
    
    the bytes write to pipe 1000
    
    the bytes write to pipe 1000
    
    the bytes write to pipe 120  //注意,此行输出说明了写入的非原子性
    
    the bytes write to pipe 0
    
    the bytes write to pipe 0
    
    ......
    

    结论:

    写入数目小于40九陆时写入是非原子的! 

    壹旦把父进度中的三次写入字节数都改为4000,则很轻松得出下面结论: 

    写入管道的数据量大于40九陆字节时,缓冲区的闲暇空间将被写入数据(补齐),直到写完全部数据甘休,若是未有经过读数据,则直接不通。

    ### 一.4管道应用实例:

    实例一:用于**shell**

    管道可用来输入输出重定向,它将贰个下令的输出直接定向到另一个命令的输入。比如,当在有些shell程序(Bourne shell或C shell等)键入who│wc -l后,相应shell程序将创建who以及wc四个经过和那四个进度间的管道。思索下边的命令行:

    $kill -l 运转结果见 附1。

    $kill -l | grep SIGRTMIN 运转结果如下:

    30) SIGPWR    31) SIGSYS    32) SIGRTMIN    33) SIGRTMIN+1
    
    34) SIGRTMIN+2    35) SIGRTMIN+3    36) SIGRTMIN+4    37) SIGRTMIN+5
    
    38) SIGRTMIN+6    39) SIGRTMIN+7    40) SIGRTMIN+8    41) SIGRTMIN+9
    
    42) SIGRTMIN+10    43) SIGRTMIN+11    44) SIGRTMIN+12    45) SIGRTMIN+13
    
    46) SIGRTMIN+14    47) SIGRTMIN+15    48) SIGRTMAX-15    49) SIGRTMAX-14
    

    实例二:用于全部亲缘关系的历程间通信

    上边例子给出了管道的求实应用,父进程经过管道发送一些指令给子进程,子进度解析命令,并基于指令作相应管理。

    #include <unistd.h>
    
    #include <sys/types.h>
    
    main()
    
    {
    
        int pipe_fd[2];
    
        pid_t pid;
    
        char r_buf[4];
    
        char** w_buf[256];
    
        int childexit=0;
    
        int i;
    
        int cmd;
    
        
    
        memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));
    
        if(pipe(pipe_fd)<0)
    
        {
    
            printf("pipe create error\n");
    
            return -1;
    
        }
    
        if((pid=fork())==0)
    
        //子进程:解析从管道中获取的命令,并作相应的处理
    
        {
    
            printf("\n");
    
            close(pipe_fd[1]);
    
            sleep(2);
    
            
    
            while(!childexit)
    
            {    
    
                read(pipe_fd[0],r_buf,4);
    
                cmd=atoi(r_buf);
    
                if(cmd==0)
    
                {
    
    printf("child: receive command from parent over\n now child process exit\n");
    
                    childexit=1;
    
                }
    

                  

                   else if(handle_cmd(cmd)!=0)
    
                    return;
    
                sleep(1);
    
            }
    
            close(pipe_fd[0]);
    
            exit();
    
        }
    
        else if(pid>0)
    
        //parent: send commands to child
    
        {
    
        close(pipe_fd[0]);
    
        w_buf[0]="003";
    
        w_buf[1]="005";
    
        w_buf[2]="777";
    
        w_buf[3]="000";
    
        for(i=0;i<4;i++)
    
            write(pipe_fd[1],w_buf[i],4);
    
        close(pipe_fd[1]);
    
        }    
    
    }
    
    //下面是子进程的命令处理函数(特定于应用):
    
    int handle_cmd(int cmd)
    
    {
    
    if((cmd<0)||(cmd>256))
    
    //suppose child only support 256 commands
    
        {
    
        printf("child: invalid command \n");
    
        return -1;
    
        }
    
    printf("child: the cmd from parent is %d\n", cmd);
    
    return 0;
    
    }
    

    ### 一.五管道的局限性

    管道的要紧局限性正呈现在它的表征上:

  • 只扶助单向数据流;

  • 不得不用于全部亲缘关系的长河之间;

  • 从没名字;

  • 管道的缓冲区是有限的(管道制存在于内部存款和储蓄器中,在管道创立时,为缓冲区分配三个页面大小);

  • 管道所传递的是无格式字节流,那将要求管道的读出方和写入方必须先行约定好数据的格式,比如有个别字节算作四个音讯(或指令、或记录)等等;

    回页首

    二、著名管道概述及连锁API应用

    ### 2.1 出名管道相关的重大致念

    管道应用的一个重要限制是它从不名字,由此,只好用来全体亲缘关系的历程间通讯,在引人注目管道(named pipe或FIFO)提议后,该限量获得了战胜。FIFO不一致于管道之处在于它提供三个路径名与之提到,以FIFO的文书方式存在于文件系统中。那样,即便与FIFO的创办进程不设有亲缘关系的历程,只要能够访问该路径,就可以互相通过FIFO相互通讯(能够访问该路线的进程以及FIFO的创导进度之间),由此,通过FIFO不相关的经过也能交流数据。值得注意的是,FIFO严苛服从先进先出(first in first out),对管道及FIFO的读总是从早先处回来数据,对它们的写则把数量拉长到终极。它们不协助诸如lseek()等文件定位操作。

    ### 贰.贰知名管道的创始

    #include <sys/types.h>
    
    #include <sys/stat.h>
    
    int mkfifo(const char * pathname, mode_t mode)
    

    该函数的第5个参数是三个屡见不鲜的路径名,也正是创立后FIFO的名字。第一个参数与开采普通文书的open()函数中的mode 参数同样。假如mkfifo的第二个参数是3个已经存在的路子名时,会回来EEXIST错误,所以一般标准的调用代码首先会检讨是否再次来到该错误,如若真的再次回到该错误,那么只要调用展开FIFO的函数就可以了。一般文件的I/O函数都足以用于FIFO,如close、read、write等等。

    ### 2.叁盛名管道的开垦规则

    老牌管道比管道多了二个开发操作:open。

    FIFO的开拓规则:

    假诺当前展开操作是为读而开发FIFO时,若已经有相应进程为写而展开该FIFO,则当前展开操作将不负众望重返;不然,也许阻塞直到有相应进程为写而展开该FIFO(当前开发操作设置了堵截标记);大概,成功再次来到(当前展开操作没有安装阻塞标志)。

    借使当前开采操作是为写而开垦FIFO时,要是已经有照管进度为读而开发该FIFO,则当前开荒操作将不负众望再次来到;不然,大概过不去直到有相应过程为读而开荒该FIFO(当前开荒操作设置了绿灯标记);或然,再次来到ENXIO错误(当前开荒操作未有安装阻塞标识)。

    对张开规则的求证参见 附二。

    ### 二.四有名管道的读写规则

    www.5929.com,从FIFO中读取数据:

    预订:假诺四个进度为了从FIFO中读取数据而围堵展开FIFO,那么称该进程内的读操作为设置了堵截标识的读操作。

  • 倘使有经过写张开FIFO,且当前FIFO内未有数量,则对此设置了堵截标记的读操作来讲,将直接不通。对于尚未安装阻塞标识读操作来讲则赶回-一,当前errno值为EAGAIN,提示未来再试。

  • 对此设置了不通标识的读操作说,变成堵塞的因由有三种:当前FIFO内有数据,但有别的进程在读那个数量;其它正是FIFO内未有数量。解阻塞的由来则是FIFO中有新的数码写入,不论信写入数据量的深浅,也随意读操作请求多少数据量。

  • 读张开的不通标识只对本进程第多个读操作施加功效,要是本进程内有多少个读操作体系,则在率先个读操作被唤起并做到读操作后,其余将在执行的读操作将不再阻塞,纵然在试行读操作时,FIFO中未有多少也同样(此时,读操作重临0)。

  • 假设未有经过写张开FIFO,则设置了堵截标记的读操作会阻塞。

    注:如果FIFO中有数据,则设置了不通标记的读操作不会因为FIFO中的字节数小于请求读的字节数而堵塞,此时,读操作会重临FIFO中现存的数据量。

    向FIFO中写入数据:

    预约:假如二个经过为了向FIFO中写入数据而围堵张开FIFO,那么称该进度内的写操作为设置了不通标识的写操作。

    对此设置了不通标识的写操作:

  • 当要写入的数据量不抢先PIPE_BUF时,linux将有限辅助写入的原子性。假设此刻管道空闲缓冲区不足以容纳要写入的字节数,则进入睡眠,直到当缓冲区中可见容纳要写入的字节数时,才起来张开三回性写操作。

  • 当要写入的数据量大于PIPE_BUF时,linux将不再保障写入的原子性。FIFO缓冲区1有闲暇区域,写进程就能够计划向管道写入数据,写操作在写完全数请求写的多寡后重临。

    对于尚未设置阻塞标识的写操作:

  • 当要写入的数据量大于PIPE_BUF时,linux将不再有限协助写入的原子性。在写满全体FIFO空闲缓冲区后,写操作再次回到。

  • 当要写入的数据量不高出PIPE_BUF时,linux将确认保障写入的原子性。如若当前FIFO空闲缓冲区能够容纳请求写入的字节数,写完后打响再次来到;借使当前FIFO空闲缓冲区无法容纳请求写入的字节数,则赶回EAGAIN错误,提示今后再写;

    对FIFO读写规则的表明:

    上边提供了多个对FIFO的读写程序,适当调治将养程序中的很少地点照旧程序的命令行参数就足以对各个FIFO读写规则进行求证。

    ##### 程序1:写FIFO的程序

    #include <sys/types.h>
    
    #include <sys/stat.h>
    
    #include <errno.h>
    
    #include <fcntl.h>
    
    #define FIFO_SERVER "/tmp/fifoserver"
    
    main(int argc,char** argv)
    
    //参数为即将写入的字节数
    
    {
    
        int fd;
    
        char w_buf[4096*2];
    
        int real_wnum;
    
        memset(w_buf,0,4096*2);
    
        if((mkfifo(FIFO_SERVER,O_CREAT|O_EXCL)<0)&&(errno!=EEXIST))
    
            printf("cannot create fifoserver\n");
    
        if(fd==-1)
    
            if(errno==ENXIO)
    
                printf("open error; no reading process\n");
    

              

             fd=open(FIFO_SERVER,O_WRONLY|O_NONBLOCK,0);
    
        //设置非阻塞标志
    
        //fd=open(FIFO_SERVER,O_WRONLY,0);
    
        //设置阻塞标志
    
        real_wnum=write(fd,w_buf,2048);
    
        if(real_wnum==-1)
    
        {
    
            if(errno==EAGAIN)
    
                printf("write to fifo error; try later\n");
    
        }
    
        else 
    
            printf("real write num is %d\n",real_wnum);
    
        real_wnum=write(fd,w_buf,5000);
    
        //5000用于测试写入字节大于4096时的非原子性
    
        //real_wnum=write(fd,w_buf,4096);
    
        //4096用于测试写入字节不大于4096时的原子性
    
        
    
        if(real_wnum==-1)
    
            if(errno==EAGAIN)
    
                printf("try later\n");
    
    }
    

    ##### 程序二:与程序1协助进行测试写FIFO的平整,第3个命令行参数是伸手从FIFO读出的字节数

    #include <sys/types.h>
    
    #include <sys/stat.h>
    
    #include <errno.h>
    
    #include <fcntl.h>
    
    #define FIFO_SERVER "/tmp/fifoserver"
    
    main(int argc,char** argv)
    
    {
    
        char r_buf[4096*2];
    
        int  fd;
    
        int  r_size;
    
        int  ret_size;
    
        r_size=atoi(argv[1]);
    
        printf("requred real read bytes %d\n",r_size);
    
        memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));
    
        fd=open(FIFO_SERVER,O_RDONLY|O_NONBLOCK,0);
    
        //fd=open(FIFO_SERVER,O_RDONLY,0);
    
        //在此处可以把读程序编译成两个不同版本:阻塞版本及非阻塞版本
    
        if(fd==-1)
    
        {
    
            printf("open %s for read error\n");
    
            exit();    
    
        }
    
        while(1)
    
        {
    
            
    
            memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));
    
            ret_size=read(fd,r_buf,r_size);
    
            if(ret_size==-1)
    
                if(errno==EAGAIN)
    
                    printf("no data avlaible\n");
    
            printf("real read bytes %d\n",ret_size);
    
            sleep(1);
    
        }    
    
        pause();
    
        unlink(FIFO_SERVER);
    
    }
    

    程序选取注解:

    把读程序编写翻译成七个不等版本:

  • 卡住校读书版本:br

  • 以及非阻塞读版本nbr

    把写程序编写翻译成三个八个版本:

  • 非阻塞且请求写的字节数大于PIPE_BUF版本:nbwg

  • 非阻塞且请求写的字节数不高于PIPE_BUF版本:版本nbw

  • 卡住且请求写的字节数大于PIPE_BUF版本:bwg

  • 堵塞且请求写的字节数不超越PIPE_BUF版本:版本bw

    上面将应用br、nbr、w代替相应程序中的阻塞读、非阻塞读

    表明阻塞写操作:

  • 当呼吁写入的数据量大于PIPE_BUF时的非原子性:

  • nbr
    1000

  • bwg

  • 当呼吁写入的数据量不高出PIPE_BUF时的原子性:

  • nbr
    1000

  • bw

验证非阻塞写操作:
  • 当呼吁写入的数据量大于PIPE_BUF时的非原子性:

  • nbr
    1000

  • nbwg

  • 请求写入的数据量不高出PIPE_BUF时的原子性:

  • nbr
    1000

  • nbw

不管写打开的阻塞标志是否设置,在请求写入的字节数大于4096时,都不保证写入的原子性。但二者有本质区别:

对于阻塞写来说,写操作在写满FIFO的空闲区域后,会一直等待,直到写完所有数据为止,请求写入的数据最终都会写入FIFO;

而非阻塞写则在写满FIFO的空闲区域后,就返回(实际写入的字节数),所以有些数据最终不能够写入。

对于读操作的验证则比较简单,不再讨论。

### 2.5有名管道应用实例

在验证了相应的读写规则后,应用实例似乎就没有必要了。

[**回页首**](http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-ipc/part1/)

小结:
---------------------------------------------------------------------------------

管道常用于两个方面:(1)在shell中时常会用到管道(作为输入输入的重定向),在这种应用方式下,管道的创建对于用户来说是透明的;(2)用于具有亲缘关系的进程间通信,用户自己创建管道,并完成读写操作。

FIFO可以说是管道的推广,克服了管道无名字的限制,使得无亲缘关系的进程同样可以采用先进先出的通信机制进行通信。

管道和FIFO的数据是字节流,应用程序之间必须事先确定特定的传输"协议",采用传播具有特定意义的消息。

要灵活应用管道及FIFO,理解它们的读写规则是关键。

附1:kill -l 的运行结果,显示了当前系统支持的所有信号:

    1) SIGHUP     2) SIGINT     3) SIGQUIT     4) SIGILL

    5) SIGTRAP     6) SIGABRT     7) SIGBUS     8) SIGFPE

    9) SIGKILL    10) SIGUSR1    11) SIGSEGV    12) SIGUSR2

    13) SIGPIPE    14) SIGALRM    15) SIGTERM    17) SIGCHLD

    18) SIGCONT    19) SIGSTOP    20) SIGTSTP    21) SIGTTIN

    22) SIGTTOU    23) SIGURG    24) SIGXCPU    25) SIGXFSZ

    26) SIGVTALRM    27) SIGPROF    28) SIGWINCH    29) SIGIO

    30) SIGPWR    31) SIGSYS    32) SIGRTMIN    33) SIGRTMIN+1

    34) SIGRTMIN+2    35) SIGRTMIN+3    36) SIGRTMIN+4    37) SIGRTMIN+5

    38) SIGRTMIN+6    39) SIGRTMIN+7    40) SIGRTMIN+8    41) SIGRTMIN+9

    42) SIGRTMIN+10    43) SIGRTMIN+11    44) SIGRTMIN+12    45) SIGRTMIN+13

    46) SIGRTMIN+14    47) SIGRTMIN+15    48) SIGRTMAX-15    49) SIGRTMAX-14

    50) SIGRTMAX-13    51) SIGRTMAX-12    52) SIGRTMAX-11    53) SIGRTMAX-10

    54) SIGRTMAX-9    55) SIGRTMAX-8    56) SIGRTMAX-7    57) SIGRTMAX-6

    58) SIGRTMAX-5    59) SIGRTMAX-4    60) SIGRTMAX-3    61) SIGRTMAX-2

    62) SIGRTMAX-1    63) SIGRTMAX

除了在此处用来说明管道应用外,接下来的专题还要对这些信号分类讨论。

附2:对FIFO打开规则的验证(主要验证写打开对读打开的依赖性)

    #include <sys/types.h>

    #include <sys/stat.h>

    #include <errno.h>

    #include <fcntl.h>

    #define FIFO_SERVER "/tmp/fifoserver"

    int handle_client(char*);

    main(int argc,char** argv)

    {

        int r_rd;

        int w_fd;

        pid_t pid;

        if((mkfifo(FIFO_SERVER,O_CREAT|O_EXCL)<0)&&(errno!=EEXIST))

            printf("cannot create fifoserver\n");

        handle_client(FIFO_SERVER);

        

    }

    int handle_client(char* arg)

    {

    int ret;

    ret=w_open(arg);

    switch(ret)

    {

        case 0:

        {    

        printf("open %s error\n",arg);

        printf("no process has the fifo open for reading\n");

        return -1;

        }

        case -1:

        {

            printf("something wrong with open the fifo except for ENXIO");

            return -1;

        }

        case 1:

        {

            printf("open server ok\n");

            return 1;

        }

        default:

        {

            printf("w_no_r return ----\n");

            return 0;

        }

    }        

    unlink(FIFO_SERVER);

    }

    int w_open(char*arg)

    //0  open error for no reading

    //-1 open error for other reasons

    //1  open ok

    {

        if(open(arg,O_WRONLY|O_NONBLOCK,0)==-1)

        {    if(errno==ENXIO)

            {

                return 0;

            }

            else

            return -1;

        }

        return 1;

        

    }

 

 

 

 

 

 

 

 

二.四.3.进度间通讯~PIPE佚名管道(常用)¶

代码实例:https://github.com/lotapp/BaseCode/tree/master/python/五.concurrent/Linux/进程通讯/三.pipe

知识布满:

  1. 指令格局下默认有五个极点tty壹-tty6
  2. tty7代表图形登入
  3. 长距离登陆会彰显pts/0,1,二…

即使终端的概念还不亮堂能够看此前的小说:

help(os.pipe)

Help on built-in function pipe in module posix:

pipe()
    Create a pipe.

    Returns a tuple of two file descriptors:
      (read_fd, write_fd)

无名管道的情势其实大家一向都在用,只是不领悟而已,比方:ps aux | grep "python"
这个 | 就是无名氏管道

本质:内核的缓冲区,不占用磁盘空间(能够用作伪文件)【暗中同意④k,相差非常小的意况下系统会自行微调大小】

作者们来看一下:ulimit -a

Ubuntu 18.04

core file size          (blocks, -c) 0
data seg size           (kbytes, -d) unlimited
scheduling priority             (-e) 0
file size               (blocks, -f) unlimited
pending signals                 (-i) 14894
max locked memory       (kbytes, -l) 16384
max memory size         (kbytes, -m) unlimited
open files                      (-n) 1024
pipe size            (512 bytes, -p) 8
POSIX message queues     (bytes, -q) 819200
real-time priority              (-r) 0
stack size              (kbytes, -s) 8192
cpu time               (seconds, -t) unlimited
max user processes              (-u) 14894
virtual memory          (kbytes, -v) unlimited
file locks                      (-x) unlimited

CentOS 7.5

core file size          (blocks, -c) 0
data seg size           (kbytes, -d) unlimited
scheduling priority             (-e) 0
file size               (blocks, -f) unlimited
pending signals                 (-i) 3543
max locked memory       (kbytes, -l) 64
max memory size         (kbytes, -m) unlimited
open files                      (-n) 1024
pipe size            (512 bytes, -p) 8
POSIX message queues     (bytes, -q) 819200
real-time priority              (-r) 0
stack size              (kbytes, -s) 8192
cpu time               (seconds, -t) unlimited
max user processes              (-u) 3543
virtual memory          (kbytes, -v) unlimited
file locks                      (-x) unlimited

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原理:算法完成的环形队列(队列:先进先出)

特点

  1. 操作管道的进程被灭绝后,管道自动被放出
  2. 管道默许是阻塞(读、写两端都卡住)
  3. 管道有八个端,二个是读端(read_fd,一般都为三),1个是写端(write_fd,一般都为四)
  4. 单向传输

四的意味是如此的(英特网找个图,然后改变一下)
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证实一下三:
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何以是3起初吧?查看一下源码:()

STDIN_FILENO = 0  # 看这:文件描述符输入(读端)
STDOUT_FILENO = 1 # 看这:文件描述符输出(写端)
STDERR_FILENO = 2 # 已经被占用了0~2了,自然从3开始

# 下面的不用你会,上面Code看完,我们的目的就达到了,下面看看即可
def fork():
    """fork() -> (pid, master_fd) Fork分叉后让子进程成为控制终端的会话领导者"""
    try:
        pid, fd = os.forkpty() # 设置会话领导
    except (AttributeError, OSError):
        pass
    else: # 没有错误执行
        if pid == CHILD:
            os.setsid()
        return pid, fd

    master_fd, slave_fd = openpty()
    pid = os.fork()
    if pid == CHILD:
        # 建立一个新的会话
        os.setsid()
        os.close(master_fd)

        # 把子进程里面的 slave_fd 重定向到 stdin/stdout/stderr
        os.dup2(slave_fd, STDIN_FILENO)
        os.dup2(slave_fd, STDOUT_FILENO)
        os.dup2(slave_fd, STDERR_FILENO)
        if (slave_fd > STDERR_FILENO):
            os.close (slave_fd)

        # 显式打开tty,使它成为一个tty控制
        tmp_fd = os.open(os.ttyname(STDOUT_FILENO), os.O_RDWR)
        os.close(tmp_fd)
    else:
        os.close(slave_fd)

    # Parent and child process.
    return pid, master_fd

画个大纲图驾驭一下:(读的时候关闭写,写的时候关闭读)
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结合单向传输精晓一下:(父子只好1人写,另壹个人只能读)
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轻易概略上海体育场合:子进度只读,父进程只写 or 子进程只写,父进度只读
(假使想要互相读写通讯~两根管道走起)

大约解析一下 ps aux | grep python ,本来ps
aux是准备在终极中输出的,今后写入内核缓冲区了,grep从根本缓冲区里面读取,把符合条件的出口到终端

极限文件讲述获取:

import sys

sys.stdin.fileno() # STDIN_FILENO = 0:文件描述符输入(读端)
sys.stdout.fileno() # STDOUT_FILENO = 1:看这:文件描述符输出(写端)

我们用程序完结多少个同一服从的:(grep有颜色,其实正是加了--color=auto)

import os
import sys

def main():
    # 创建内核缓存区(伪文件)
    read_fd, write_fd = os.pipe()
    print("read_fd:%s\nwrite_fd:%s" % (read_fd, write_fd))

    pid = os.fork()
    if pid > 0:
        print("[父进程]pid=%d,ppid=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

        # 写或者读,则需要关闭另一端(防止自己写自己读)
        os.close(read_fd)
        # dup2(oldfd,newfd) 把写端数据重定向到文件描述符输出端
        os.dup2(write_fd, sys.stdout.fileno())  # STDOUT_FILENO==1 (文件描述符输出,写端)
        # 僵桃李代
        os.execlp("ps", "ps", "aux")

    elif pid == 0:
        print("[子进程]pid=%d,ppid=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

        # 子进程现在需要读,关闭写段
        os.close(write_fd)
        # dup2(oldfd,newfd) 把读端数据重定向到文件描述符输入端
        os.dup2(read_fd, sys.stdin.fileno())  # STDOUT_FILENO == 0 (文件描述符输入,读端)
        # 僵桃李代 (默认是从终端读,重定向后从内核缓冲区读)
        os.execlp("grep", "grep", "python", "--color=auto")

if __name__ == '__main__':
    main()

输出:(用到的函数:os.pipe() and os.dup2(oldfd,newfd)
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PS:在C种类内部要是你该关闭的fd没关,会财富浪费,python好像做了管理,没能够难题复现,所以依旧提议父子壹方只读,一方只写


概念再了然:fork了多少个子进度,则文件讲述符被复制了二份,大家文件讲述符的3、4都指向了pipe管道read_fdwrite_fd
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来张图精晓一下,哪些fd被close了(如果让子进程之间通讯,父进度因为不读不写,所以读写都得破产)
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代码演示:(此次注释很全)

import os
import sys
import time

def main():

    read_fd, write_fd = os.pipe()  # 可以思考为啥在上面创建管道(提示.text代码段都一样)

    i = 0
    while i < 2:
        pid = os.fork()
        # 防止子进程生猴子
        if pid == 0:
            break
        i += 1

    # 子进程1
    if i == 0:
        print("[子进程%d]pid=%d,ppid=%d" % (i, os.getpid(), os.getppid()))

        # 准备重定向到写端,所以先关了读端
        os.close(read_fd)
        os.dup2(write_fd, sys.stdout.fileno())  # STDOUT_FILENO == 1 (文件描述符输出,写端)

        # 僵桃李代
        os.execlp("ps", "ps", "-aux")
        # 僵桃李代后,.text代码段都被替换了,自然不会执行
        print("我是不会执行的,不信你看呗")
    elif i == 1:
        print("[子进程%d]pid=%d,ppid=%d" % (i, os.getpid(), os.getppid()))

        # 准备重定向到读端,所以先关了写端
        os.close(write_fd)
        os.dup2(read_fd, sys.stdin.fileno())  # STDIN_FILENO == 0 (文件描述符输入,读端)

        # 僵桃李代  ”bash“是查找关键词,你写你想找的字符串即可
        os.execlp("grep", "grep", "bash", "--color=auto")

        # 僵桃李代后,.text代码段都被替换了,自然不会执行
        print("我是不会执行的,不信你看呗")
    elif i == 2:
        print("[父进程]pid=%d,ppid=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

        # 我不写不读
        os.close(read_fd)
        os.close(write_fd)

        # 为了大家熟练掌握wait系列,这次用waitpid
        while True:
            info = ()
            try:
                info = os.waitpid(-1, os.WNOHANG)  # 非阻塞的方式回收所有子进程
            except OSError:
                break  # waitpid返回-1的时候,Python会抛出异常

            if info[0] > 0:
                print("父进程收尸成功:pid=%d,ppid=%d,状态status:%d" %
                      (os.getpid(), os.getppid(), info[1]))
            print("父进程做其他事情...")
            time.sleep(0.005)  # 休息 0.005s

    print("[父进程-遗言]pid=%d,ppid=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

if __name__ == '__main__':
    main()

结果:

[父进程]pid=18678,ppid=27202
[子进程0]pid=18679,ppid=18678
[子进程1]pid=18680,ppid=18678
父进程做其他事情...
父进程做其他事情...
父进程做其他事情...
父进程做其他事情...
dnt       4622  0.0  0.1  24880  5688 pts/2    Ss   05:28   0:00 bash
父进程做其他事情...
dnt      15419  0.0  0.1  25152  5884 pts/0    Ss+  06:29   0:00 /bin/bash
dnt      18680  0.0  0.0  16184  1044 pts/4    S+   13:25   0:00 grep bash --color=auto
dnt      27202  0.0  0.1  25012  6052 pts/4    Ss   08:25   0:00 bash
父进程收尸成功:pid=18678,ppid=27202,状态status:0
父进程做其他事情...
父进程收尸成功:pid=18678,ppid=27202,状态status:0
父进程做其他事情...
[父进程-遗言]pid=18678,ppid=27202

In [1]:

# 说管道读写之前,先复习个知识点:
bts = "尴尬".encode()
b_str = bts.decode()
print(bts)
print(b_str)

 

b'\xe5\xb0\xb4\xe5\xb0\xac'
尴尬

 

简单的讲:写关闭,读端读取管道里内容时,再一次读,重返0,也正是读到EOF;写端未关门,写端权且无数据,读端读完管道里多少时,再次读会阻塞;读端关闭,写端写管道,发生SIGPIPE数字信号,写进度暗许情形下会停下进程;读端未读管道数据,当写端写满管道后,再一次写,阻塞。

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无名管道读写操作¶

上边知识点忘了足以复习一下:https://www.cnblogs.com/dotnetcrazy/p/927857三.html\#一.二.字符串和编码

用到的函数:(这些就无需选拔dup2来重定向到终端了【有血缘关系的历程之间通讯,并不借助于极端显示】)

os.write(fd, str)写入字符串到文件讲述符 fd中. 重返实际写入的字符串长度

os.read(fd, n)从文件描述符 fd 中读取最多 n
个字节,再次来到包括读取字节的字符串

若是文件讲述符fd对应文件已高达最后, 再次回到2个空字符串

举个父亲和儿子间通讯的例子(比C种类简单太多)【下次讲的通用Code会更简便易行】

import os

def close_fd(*fd_tuple_args):
    """关闭fd,fd_tuple_args是可变参数"""
    for item in fd_tuple_args:
        os.close(item[0])
        os.close(item[1])

def main():
    # 管道是单向的,相互读写,那就创建两个管道
    fd_tuple1 = os.pipe()  # 进程1写,进程2读
    fd_tuple2 = os.pipe()  # 进程2写,进程1读

    i = 0
    while i < 2:
        pid = os.fork()
        if pid == 0:
            break
        i += 1
    # 子进程1
    if i == 0:
        print("[子进程]pid:%d,ppid:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

        os.close(fd_tuple1[0])  # 进程1写,则关闭下读端
        msg_str = "进程1说:兄弟,今天撸串吗?"
        os.write(fd_tuple1[1], msg_str.encode())  # 把字符串xxx转换成bytes

        # 不读的我关闭掉:
        os.close(fd_tuple2[1])  # 进程2写,我不需要写,关闭写端
        bts = os.read(fd_tuple2[0], 1024)
        print("[子进程1]", bts.decode())

        exit(0)  # 退出后就不执行下面代码块语句了
    # 子进程2
    elif i == 1:
        print("[子进程2]pid:%d,ppid:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

        os.close(fd_tuple1[1])  # 进程2读,则关闭下写端
        bts = os.read(fd_tuple1[0], 1024)
        print("[子进程2]", bts.decode())

        # 不读的我关闭掉:
        os.close(fd_tuple2[0])  # 进程2写,关闭读端
        msg_str = "进程2说:可以可以~"
        os.write(fd_tuple2[1], msg_str.encode())  # 把字符串xxx转换成bytes

        exit()  # 不加参数默认是None
    # 父进程
    elif i == 2:
        print("[父进程]pid:%d,ppid:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

        # 父进程不读不写,就看看
        close_fd(fd_tuple1, fd_tuple2)

        # 收尸ing
        while True:
            try:
                wpid, status = os.wait()
                print("[父进程~收尸]子进程PID:%d 的状态status:%d" % (wpid, status))
            except OSError:
                break
    # 子进程都exit()退出了,不会执行这句话了
    print("[父进程遗言]pid:%d,ppid:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

if __name__ == '__main__':
    main()

出口结果:

[父进程]pid:12002,ppid:27202
[子进程2]pid:12004,ppid:12002
[子进程]pid:12003,ppid:12002
[子进程2] 进程1说:兄弟,今天撸串吗?
[子进程1] 进程2说:可以可以~
[父进程~收尸]子进程PID:12003 的状态status:0
[父进程~收尸]子进程PID:12004 的状态status:0
[父进程遗言]pid:12002,ppid:27202

管道的这多样格外景况具备广泛意义。

》父进度关闭读端(pipe[0]),子进度关闭写端pipe[1],则此时父进度可今后管道中展开写操作,子进度可以从管道中读,从而落成了经过管道的经过间通讯。

非阻塞管道(简写法)¶

队列的getput格局暗中同意也是阻塞的,假诺想非阻塞能够调用get_nowaitput_nowait来成为非阻塞,那pipe管道呢?

C种类一般选拔fcntl来落到实处,Python举行了打包,我们得以因此os.pipe2(os.O_NONBLOCK)来设置非阻塞管道

help(os.pipe2)

Help on built-in function pipe2 in module posix:

pipe2(flags, /)
    Create a pipe with flags set atomically.

    Returns a tuple of two file descriptors:
      (read_fd, write_fd)

    flags can be constructed by ORing together one or more of these values:
    O_NONBLOCK, O_CLOEXEC.

举个例证:

import os
import time

def main():
    r_fd, w_fd = os.pipe2(os.O_NONBLOCK | os.O_CLOEXEC)

    pid = os.fork()
    if pid == 0:
        print("子进程:pid=%d,ppid=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
        time.sleep(0.5)

        # 和父进程进行通信
        os.close(r_fd)
        os.write(w_fd, "老爸,我出去玩了~".encode())

        exit(0)  # 子进程退出
    elif pid > 0:
        print("父进程:pid=%d,ppid=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

        # 读儿子的留言
        os.close(w_fd)
        b_msg = b""
        while True:
            try:
                b_msg = os.read(r_fd, 1)  # 没有数据就出错(一般都是等待一会,也可以和信号联合使用)
            except OSError:
                print("儿子怎么没有留言呢?")

            print("父进程:做其他事情...")
            if len(b_msg) > 0:
                break
            time.sleep(0.1)

        # 继续读剩下的消息
        b_msg += os.read(r_fd, 1024)
        print("儿子留言:", b_msg.decode())

        wpid, status = os.wait()
        print("帮儿子做扫尾工作:pid=%d,status=%d" % (wpid, status))

    print("父进程遗言:pid=%d,status=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

if __name__ == '__main__':
    main()

输出:

父进程:pid=31430,ppid=27202
子进程:pid=31431,ppid=31430
儿子怎么没有留言呢?
父进程:做其他事情...
儿子怎么没有留言呢?
父进程:做其他事情...
儿子怎么没有留言呢?
父进程:做其他事情...
儿子怎么没有留言呢?
父进程:做其他事情...
儿子怎么没有留言呢?
父进程:做其他事情...
父进程:做其他事情...
儿子留言: 老爸,我出去玩了~
帮儿子做扫尾工作:pid=31431,status=0
父进程遗言:pid=31430,status=27202

扩展:

  1. 数量只好读三次(队列和栈都那样)
  2. 佚名管道必须有血缘关系的经过本领通讯
  3. 半双工通讯:同权且刻里,新闻只可以有叁个传输方向(类似于对讲机)
    • 单工通讯:音讯只可以单方向传输(类似于遥控器)
    • 半双工通讯:类似于对讲机
    • 双工通讯:类似于电话

 

非阻塞管道,fcntl函数设置O_NONBLOCK标志

     www.5929.com 46

二.4.四.进度间通讯~FIFO闻名管道¶

代码实例:https://github.com/lotapp/BaseCode/tree/master/python/伍.concurrent/Linux/进程通讯/肆.fifo

FIFO管道

  1. 名高天下管道,除了血缘关系进程通讯,未有血缘关系的进度也得以通讯
  2. 在磁盘上有会存放一个文件类型为p,大小为0的管道文件(伪文件,大小始终为0)
  3. 水源中有一个一面如旧的缓冲区(数据就位于中间)
  4. 半双工通信:同目前刻里,音讯只能有多个传输方向(类似于对讲机)
  5. fifo须求读写双方必须同时开发才能够连续实行读写操作,不然展开操作会堵塞直到对方也张开
  6. 假使读端全部关闭,管道破裂,进度自动被终止(PIPE也是这么的)

对二的印证: 其实你用ll来查阅,正是文件类型为p的文件(大小始终为0)
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Linux底层提供了mkfifo函数,Python成立使用os.mkfifo()

画个图来看三:
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文化广泛

help(os.open)

Help on built-in function open in module posix:

open(path, flags, mode=511, *, dir_fd=None)
    Open a file for low level IO.  Returns a file descriptor (integer).

    If dir_fd is not None, it should be a file descriptor open to a directory,
      and path should be relative; path will then be relative to that directory.
    dir_fd may not be implemented on your platform.
      If it is unavailable, using it will raise a NotImplementedError.

flags — 该参数能够是以下选项,几个应用 | 隔开:

  • os.O_酷威DONLY: 以只读的艺术张开
  • os.O_WRONLY: 以只写的方法张开
  • os.O_奥迪Q5DW索罗德 : 以读写的办法打开
  • os.O_NONBLOCK: 展开时不封堵
  • os.O_应用程式END: 以扩张的措施展开
  • os.O_CREAT: 创造并开荒二个新文件
  • os.O_TRUNC: 展开二个文件并截断它的尺寸为零(必须有写权限)
  • os.O_EXCL: 要是钦赐的公文存在,重临错误
  • os.O_SHLOCK: 自动获取共享锁
  • os.O_EXLOCK: 自动获取独立锁
  • os.O_DIRECT: 消除或减弱缓存效果
  • os.O_FSYNC : 同步写入
  • os.O_NOFOLLOW: 不追踪软链接

广大人一贯采纳了Open方法open(fifo_path, "r")open(fifo_path, "w")一般也是能够的,可是不引入

大家使用官方推荐的办法:

fpathconf(int fd,int name)测试管道缓冲区大小,_PC_PIPE_BUF。

 

无血缘关系通讯¶

fifo操作拾分轻易,和文件IO操作差不离同样,看个无血缘关系进度通讯的例子:

进程1源码:r_fifo.py

import os

def main():
    file_name = "fifo_file"
    if not os.path.exists(file_name):
        os.mkfifo(file_name)

    fd = os.open(file_name, os.O_RDONLY)  # 只读(阻塞)
    while True:
        b_msg = os.read(fd, 1024)
        if len(b_msg) > 0:
            print(b_msg.decode())

if __name__ == '__main__':
    main()

进程2源码:w_fifo.py

import os
import time

def main():
    file_name = "fifo_file"
    if not os.path.exists(file_name):
        os.mkfifo(file_name)

    fd = os.open(file_name, os.O_WRONLY)  # 只写
    while True:
        time.sleep(1)  # 模拟一下实际生产环境下的 读快写慢
        try:
            os.write(fd, "我是说话有魔性,喝水会长胖的小明同学".encode())  # 写入bytes
        except BrokenPipeError:
            print("如果读端全部关闭,管道破裂,进程自动被终止")
            break

if __name__ == '__main__':
    main()

做个读端的测试:
www.5929.com 49

读写双测:(fifo文件大小始终为0,只是伪文件而已)
www.5929.com 50

扩张一下,如果您通过终点读写吧?(同上)
www.5929.com 51

再来个读写的案例

3.rw_fifo1.py

import os

def main():
    file_name = "fifo_temp"
    if not os.path.exists(file_name):
        os.mkfifo(file_name)

    fd = os.open(file_name, os.O_RDWR)  # 你输入os.O_rw就会有这个选项了,不用硬记
    msg = os.read(fd, 1024).decode()  # 阻塞的方式,不用担心
    print("[进程2]%s" % msg)
    os.write(fd, "小明啊,你忘记你长几斤肉了?".encode())

if __name__ == '__main__':
    main()

rw_fifo2.py

import os
import time

def main():
    file_name = "fifo_temp"
    if not os.path.exists(file_name):
        os.mkfifo(file_name)

    fd = os.open(file_name, os.O_RDWR)  # 你输入os.O_rw就会有这个选项了,不用硬记
    os.write(fd, "小潘,撸串去不?".encode())

    time.sleep(3)  # 防止自己写的被自己读了

    msg = os.read(fd, 1024).decode()  # 阻塞的方式,不用担心
    print("[进程1]]%s" % msg)

if __name__ == '__main__':
    main()

www.5929.com 52

②.fifo盛名管道

示范代码:

有血缘关系通讯¶

来个老爹和儿子间通讯:(代码相比轻松,和地方大概,看看就可以)

import os

def main():
    file_name = "fifo_test"
    if not os.path.exists(file_name):
        os.mkfifo(file_name)

    fd = os.open(file_name, os.O_RDWR)  # 读写方式打开文件描述符 (O_RDONLY | O_WRONLY)

    pid = os.fork()
    if pid == 0:
        print("子进程:PID:%d,PPID:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

        os.write(fd, "子进程说:老爸,我想出去玩".encode())  # 写
        msg = os.read(fd, 1024).decode()  # 读
        print("[子进程]%s" % msg)
    elif pid > 0:
        print("父进程:PID:%d,PPID:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

        msg = os.read(fd, 1024).decode()  # 阻塞方式,不用担心
        print("[父进程]%s" % msg)
        os.write(fd, "父进程说:去吧乖儿子".encode())

        # 给子进程收尸
        wpid, status = os.wait()
        print("父进程收尸:子进程PID=%d,PPID=%d" % (wpid, status))

    print("进程遗言:PID=%d,PPID=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))  # 剩下的代码段

if __name__ == '__main__':
    main()

输出:

父进程:PID:21498,PPID:20943
子进程:PID:21499,PPID:21498
[父进程]子进程说:老爸,我想出去玩
[子进程]父进程说:去吧乖儿子
进程遗言:PID=21499,PPID=21498
父进程收尸:子进程PID=21499,PPID=0
进程遗言:PID=21498,PPID=20943

 

创设2个如雷贯耳管道,消除无血缘关系的长河通讯,fifo:

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
 #include<string.h>
int main()
{
int _pipe[2];
int ret=pipe(_pipe);
    if(ret<0)
    {
         perror("pipe\n");
    }
  pid_t id=fork();
  if(id<0)
{
       perror("fork\n");
   }
   else if(id==0)  // child
    {
        close(_pipe[0]);
        int i=0;
        char *mesg=NULL;
       while(i<100)
       {
           mesg="I am child";
           write(_pipe[1],mesg,strlen(mesg)+1);
           sleep(1);
           ++i;
        }
     }
    else  //father
   {
       close(_pipe[1]);
         int j=0;
        char _mesg[100];
         while(j<100)
        {
          memset(_mesg,'\0',sizeof(_mesg ));
          read(_pipe[0],_mesg,sizeof(_mesg));
          printf("%s\n",_mesg);
          j++;
        }
    }
   return 0;
}

二.4.5.进程间通讯~MMAP内部存款和储蓄器映射(常用)¶

代码实例:https://github.com/lotapp/BaseCode/tree/master/python/五.concurrent/Linux/进程通讯/伍.mmap

便宜:内存操作,比IO快

症结:和文书1律不会像管道一样阻塞(读的或者不全,须要团结着想读写效用)

画个简易的图示:
www.5929.com 53
PS:内部存款和储蓄器映射三个文件并不会产生整个文件被读取到内部存款和储蓄器中:

  1. 文本并不曾被复制到内部存款和储蓄器缓存中,操作系统仅仅为文件内容保留了1段虚拟内部存款和储蓄器。
  2. 当您拜访文件的比不上区域时,那个区域的剧情才依照须求被读取并映射到内存区域中。
  3. 平昔不访问的部分如故留在磁盘上

以Linux为例,简单解析一下支援文书档案:(加粗的是必填参数)

mmap.mmap(fileno,length[,flags=MAP_SHARED][,prot=PROT_WRITE|PROT_READ][,access=ACCESS_DEFAULT][,offset])
  1. fileno:正是大家经常说的文件描述fd
    1. 能够通过os.open()一直展开fd
    2. 也能够调用文件的f.fileno()
  2. length:映射区大大小小,(一般写0就OK了)
    1. 假若length为0,则映射的最大尺寸将是调用时文件的脚下高低
    2. 一般把文件大小 os.path.getsize(path)传进去就可以了
  3. flags:映射区性质,暗中同意是用共享
    1. MAP_SHARED 共享(数据会自动同步磁盘)
    2. MAP_PRAV四IVATE 私有(不相同步磁盘)
  4. prot:映射区权限,如若钦命,就能提供内部存款和储蓄器爱慕(默许就能够)
    1. PROT_READ 读
    2. PROT_READ | PROT_W奥迪Q伍ITE 写(必须有读的权力)
  5. access:能够内定访问来替代flags和prot作为可选的机要字参数【那几个是Python为了简化而充分的】
    1. ACCESS_READ:只读
    2. ACCESS_W昂科威ITE:读和写(会影响内部存款和储蓄器和文件)
    3. ACCESS_COPY:写时复制内存(影响内部存款和储蓄器,但不会更新基础文件)
    4. ACCESS_DEFAULT:延迟到prot(3.7才添加)
  6. offset,偏移量,暗中同意是0(和文书一律)

In [1]:

# 这个够明了了,\0转换成二进制就是\x00
"\0".encode()

Out[1]:

b'\x00'

In [2]:

# 老规矩,开始之前,扩充一个小知识点:(空字符串和'\0'区别)
a = "" # 空字符串 (Python里面没有char类型)
b = "\x00" # `\0` 的二进制写法
c = "\0"

print(a)
print(b)
print(c)

print(len(a))
print(len(b))
print(len(c))

 

0
1
1

 

看个轻巧的案例迅速熟识mmap模块:(大文件管理那块先不说,今后只要有时机讲数量解析的时候会再提)

m.size()  # 查看文件大小
m.seek(0)  # 修改Postion位置
m.tell()  # 返回 m 对应文件的Postion位置
m.read().translate(None, b"\x00")  # 读取所有内容并把\0删除
m.closed  # 查看mmap是否关闭

# 支持切片操作
m[0:10] # 取值
m[0:10] = b"1234567890"  # 赋值

# 对自行模式大文件处理的同志,给个提示
m.readline().decode() # 读一行,并转换成str
m.size()==m.tell() # while循环退出条件

深谙一下地点多少个章程:

import os
import mmap

def create_file(filename, size):
    """初始化一个文件,并把文件扩充到指定大小"""
    with open(filename, "wb") as f:
        f.seek(size - 1)  # 改变流的位置
        f.write(b"\x00")  # 在末尾写个`\0`

def main():
    create_file("mmap_file", 4096)  # 创建一个4k的文件
    with mmap.mmap(os.open("mmap_file", os.O_RDWR), 0) as m:  # 创建映射
        print(m.size())  # 查看文件大小
        m.resize(1024)  # 重新设置文件大小
        print(len(m))  # len也一样查看文件大小
        print(m.read().translate(None, b"\x00"))  # 读取所有内容并把\0删除
        print(m.readline().decode())  # 读取一行,bytes转成str
        print(m.tell())  # 返回 m 对应文件的当前位置
        m.seek(0)  # 修改Postion位置
        print(m.tell())  # 返回 m 对应文件的当前位置
        print(m[0:10])  # 支持切片操作
        print("postion_index:%d" % m.tell())
        m[0:10] = b"1234567890"  # 赋值
        print("postion_index:%d" % m.tell())
        print(m[0:10])  # 取值
        print("postion_index:%d" % m.tell())
        print(m[:].decode())  # 全部读出来
    print(m.closed)  # 查看mmap是否关闭

if __name__ == '__main__':
    main()

输出:(测试了弹指间,切成丝操作【读、写】不会潜移默化postion)

4096
1024
b''

1024
0
b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'
postion_index:0
postion_index:0
b'1234567890'
postion_index:0
1234567890
True

看下open打开的案例:

import os
import mmap

def main():
    with open("temp", "wb") as f:
        f.write("小明同学最爱刷碗\n小潘同学最爱打扫".encode())

    # 打开磁盘二进制文件进行更新(读写)
    with open("temp", "r+b") as f:
        with mmap.mmap(f.fileno(), 0) as m:
            print("postion_index:%d" % m.tell())
            print(m.readline().decode().strip())  # 转成str并去除两端空格
            print("postion_index:%d" % m.tell())
            print(m[:].decode())  # 全部读出来
            print("postion_index:%d" % m.tell())
            m.seek(0)
            print("postion_index:%d" % m.tell())

if __name__ == '__main__':
    main()

输出:

postion_index:0
小明同学最爱刷碗
postion_index:25
小明同学最爱刷碗
小潘同学最爱打扫
postion_index:25
postion_index:0

任何方式能够参照:那篇文章(Python三居多都和Python贰不太一样,辩证去看吗)

专注一点:

由此MMap内部存款和储蓄器映射之后,进度间通讯并不是对文件操作,而是在内部存款和储蓄器中。文件保持同步只是因为mmap的flags暗中同意设置的是共享形式(MAP_SHARED)

PS:还记得以前讲类措施和实例方法的时候呢?Python中类方法可以一贯被对象便捷调用,这边mmap实例对象中的方法,其实过多都是类格局
步入正轨

来看一个有血缘关系的通讯案例:(一般用无名氏)

import os
import time
import mmap

def create_file(file_name, size):
    with open(file_name, "wb") as f:
        f.seek(size - 1)
        f.write(b"\0x00")

def main():
    file_name = "temp.bin"
    # mmap映射的时候不能映射空文件,所以我们自己创建一个
    create_file(file_name, 1024)

    fd = os.open(file_name, os.O_RDWR)
    with mmap.mmap(fd, 0) as m:  # m.resize(1024) # 大小可以自己调整的
        pid = os.fork()
        if pid == 0:
            print("[子进程]PID:%d,PPID:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
            m.write("子进程说:老爸,我想出去玩了~\n".encode())
            time.sleep(3)
            print(m.readline().decode().strip())
            exit(0)
        elif pid > 0:
            print("[父进程]PID:%d,PPID:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
            time.sleep(1)  # 和文件一样,非堵塞
            print(m.readline().decode().strip())
            m.write("父进程说:去吧去吧\n".encode())
            wpid, status = os.wait()
            print("[父进程]收尸:PID:%d,Status:%d" % (wpid, status))
            exit(0)

if __name__ == '__main__':
    main()

输出:

[父进程]PID:6843,PPID:3274
[子进程]PID:6844,PPID:6843
子进程说:老爸,我想出去玩了~
父进程说:去吧去吧
[父进程]收尸:PID:6844,Status:0

www.5929.com 54

结果演示:

有血缘关系使用MMAP通讯¶

父进度创制了一份mmap对象,fork发生子进度的时候一定于copy了壹份指向,所以能够张开直接通讯(联想fd的copy)

import os
import time
import mmap

def main():
    # 不记录文件中,直接内存中读写(这个地方len就不能为0了,自己指定一个大小eg:4k)
    with mmap.mmap(-1, 4096) as m:
        pid = os.fork()
        if pid == 0:
            print("[子进程]PID:%d,PPID:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
            m.write("[子进程]老爸我出去嗨了~\n".encode())
            time.sleep(2)
            msg = m.readline().decode().strip()
            print(msg)
            exit(0)
        elif pid > 0:
            print("[父进程]PID:%d,PPID:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
            time.sleep(1)
            msg = m.readline().decode().strip()
            print(msg)
            m.write("[父进程]去吧,皮卡丘~".encode())

            wpid, status = os.wait()
            print("[父进程]收尸:PID:%d,Status:%d" % (wpid, status))
            exit(0)

if __name__ == '__main__':
    main()

输出:

[父进程]PID:8115,PPID:3274
[子进程]PID:8116,PPID:8115
[子进程]老爸我出去嗨了~
[父进程]去吧,皮卡丘~
[父进程]收尸:PID:8116,Status:0

fifo是多少个索引节点,不会再磁盘下留下别样大小,所以没有myfifo的轻重为0;

    www.5929.com 55

无血缘关系使用MMAP通讯¶

因为区别进度在此之前并未有涉嫌,必须以文件为媒介(文件讲述符fd)

进程1:

import os
import time
import mmap

def create_file(file_name, size):
    with open(file_name, "wb") as f:
        f.seek(size - 1)
        f.write(b"\0x00")

def main():
    file_name = "temp.bin"

    if not os.path.exists(file_name):
        # mmap映射的时候不能映射空文件,所以我们自己创建一个
        create_file(file_name, 1024)

    fd = os.open(file_name, os.O_RDWR)
    with mmap.mmap(fd, 0) as m:  # m.resize(1024) # 大小可以自己调整的
        print("[进程1]PID:%d,PPID:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
        m.write("进程1说:小明放学去撸串吗?\n".encode())
        time.sleep(3)
        print(m.readline().decode().strip())
        exit(0)

if __name__ == '__main__':
    main()

进程2:

import os
import time
import mmap

def create_file(file_name, size):
    with open(file_name, "wb") as f:
        f.seek(size - 1)
        f.write(b"\0x00")

def main():
    file_name = "temp.bin"

    if not os.path.exists(file_name):
        # mmap映射的时候不能映射空文件,所以我们自己创建一个
        create_file(file_name, 1024)

    fd = os.open(file_name, os.O_RDWR)
    with mmap.mmap(fd, 0) as m:  # m.resize(1024) # 大小可以自己调整的
        print("[进程2]PID:%d,PPID:%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
        time.sleep(1)
        print(m.readline().decode().strip())
        m.write("进程2说:为毛不去?\n".encode())
        exit(0)

if __name__ == '__main__':
    main()

出口图示:
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www.5929.com 57

 

2.四.陆.进度间通讯~Signal实信号¶

代码实例:https://github.com/lotapp/BaseCode/tree/master/python/五.concurrent/Linux/进度通讯/陆.signal

信号:它是壹种异步的照望机制,用来提示经过1个风云已经发出。当三个时域信号发送给叁个历程,操作系统中断了经过正常的垄断流程,此时,任何非原子操作都将被中止。借使经过定义了时域信号的管理函数,那么它将被实施,不然就推行暗中同意的处理函数。

一般频限信号不太用于进程间通讯,常用正是发个非复信号把xxx进度干死。

先来个例子,等会讲理论:

Python里面一般用os.kill(pid,signalnum)来发频域信号:eg:kill 9 pid

import os
import time
import signal

def main():
    pid = os.fork()
    if pid == 0:
        print("[子进程]PID=%d,PPID=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
        while True:
            print("[子进程]孩子老卵,怎么滴吧~")
            time.sleep(1)
    elif pid > 0:
        print("[父进程]PID=%d,PPID=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
        time.sleep(3)
        print("父进程耐心有限,准备杀了儿子")

        # sigkill 相当于kill 9 pid
        os.kill(pid, signal.SIGKILL)  # 发信号

        # 收尸
        wpid, status = os.wait()
        print("父进程收尸:子进程PID=%d,Status=%d" % (wpid, status))

if __name__ == '__main__':
    main()

输出:

[父进程]PID=21841,PPID=5559
[子进程]PID=21842,PPID=21841
[子进程]孩子老卵,怎么滴吧~
[子进程]孩子老卵,怎么滴吧~
[子进程]孩子老卵,怎么滴吧~
父进程耐心有限,准备杀了儿子
父进程收尸:子进程PID=21842,Status=9

扩充一下:

  1. signal.pthread_kill(thread_id,signal.SIGKILL)) # 杀死线程
  2. os.abort() # 给自己发异常终止信号
//写管道
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>

void sys_err(char *str, int exitno)
{
    perror(str);
    exit(exitno);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd;
    char buf[1024] = "hello xwp\n";
    if (argc < 2) {
        printf("./a.out fifoname\n");
        exit(1);
    }

    //fd = open(argv[1], O_RDONLY);
    fd = open(argv[1], O_WRONLY);
    if (fd < 0) 
        sys_err("open", 1);

    write(fd, buf, strlen(buf));
    close(fd);

    return 0;
}

//读管道
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
void sys_err(char *str, int exitno)
{
    perror(str);
    exit(exitno);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd, len;
    char buf[1024];
    if (argc < 2) {
        printf("./a.out fifoname\n");
        exit(1);
    }

    fd = open(argv[1], O_RDONLY);
    if (fd < 0) 
        sys_err("open", 1);

    len = read(fd, buf, sizeof(buf));
    write(STDOUT_FILENO, buf, len);

    close(fd);

    return 0;
}

pipe的特点:

辩解开首¶

那边初叶说说理论:

实信号状态

  1. 产生状态
  2. 未决状态(非确定性信号发生后未有被拍卖)
  3. 递达状态(时限信号已经传话到进程中)

产生、传递等都是经过基础实行的,结合方面的事例画个图明白下:
www.5929.com 58

未决时域信号集:未有被当下进度管理的时域信号会集(能够透过signal.sigpending()获取set集合)

闭塞实信号集:要屏蔽的功率信号(无法被用户操作)

忆起一下方面说kill 9 pid规律的学问:kill -l

 1) SIGHUP   2) SIGINT   3) SIGQUIT  4) SIGILL   5) SIGTRAP
 6) SIGABRT  7) SIGBUS   8) SIGFPE   9) SIGKILL 10) SIGUSR1
11) SIGSEGV 12) SIGUSR2 13) SIGPIPE 14) SIGALRM 15) SIGTERM
16) SIGSTKFLT   17) SIGCHLD 18) SIGCONT 19) SIGSTOP 20) SIGTSTP
21) SIGTTIN 22) SIGTTOU 23) SIGURG  24) SIGXCPU 25) SIGXFSZ
26) SIGVTALRM   27) SIGPROF 28) SIGWINCH    29) SIGIO   30) SIGPWR
31) SIGSYS  34) SIGRTMIN    35) SIGRTMIN+1  36) SIGRTMIN+2  37) SIGRTMIN+3
38) SIGRTMIN+4  39) SIGRTMIN+5  40) SIGRTMIN+6  41) SIGRTMIN+7  42) SIGRTMIN+8
43) SIGRTMIN+9  44) SIGRTMIN+10 45) SIGRTMIN+11 46) SIGRTMIN+12 47) SIGRTMIN+13
48) SIGRTMIN+14 49) SIGRTMIN+15 50) SIGRTMAX-14 51) SIGRTMAX-13 52) SIGRTMAX-12
53) SIGRTMAX-11 54) SIGRTMAX-10 55) SIGRTMAX-9  56) SIGRTMAX-8  57) SIGRTMAX-7
58) SIGRTMAX-6  59) SIGRTMAX-5  60) SIGRTMAX-4  61) SIGRTMAX-3  62) SIGRTMAX-2
63) SIGRTMAX-1  64) SIGRTMAX

说下常用的多少个时限信号:

  1. 9号信号(sigkill)是kill 9
  2. 2号信号(sigint)是Ctrl+C结束进程
  3. 3号信号(sigquit)是Ctrl+\停下进度

gcc fifo_w.c -o fifo_w

  1. 只好单向通讯

  2. 不得不血缘关系的历程张开通讯

  3. 借助于文件系统

实信号捕捉¶

明天说说数字信号捕捉signal.signal(signalnum, handler)

handler处理函数,除了自定义实信号处理函数外也可以应用系统提供的二种艺术:

  1. SIG_IGN(忽略该非随机信号)
  2. SIG_DFL(系统私下认可操作)

只顾一点:SIGSTOPSIGKILL
随机信号是不能够被捕获、忽略和围堵的(这么些是系统留住的,假如连预留都未曾得以想像确定木马横向)

PS:实信号的优先级相似都以比较高的,往往经过收到实信号后都会停入手上的政工先拍卖连续信号(死循环也1律歇菜)

来看三个例子:(管理singint,忽略sigquit)

import os
import time
import signal

def print_info(signalnum, frame):
    print("信号:%d准备弄我,我是小强我怕谁?(%s)" % (signalnum, frame))

def main():
    signal.signal(signal.SIGINT, print_info)  # 处理Ctrl+C的终止命令(singint)
    signal.signal(signal.SIGQUIT, signal.SIG_IGN)  # 忽略Ctrl+\的终止命令(sigquit)

    while True:
        print("[PID:%d]我很坚强,不退出,等着信号来递达~" % os.getpid())
        time.sleep(3)  # 你要保证进程不会退出才能处理信号,不用担心影响信号(优先级高)

if __name__ == '__main__':
    main()

输出图示:(笔者小憩三s,在三s内给程序发送了sigint复信号(Ctrl+C)就立马管理了)
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扩展:

  1. 假如你只是等2个功率信号就退出,能够应用:signal.pause(),不必采纳死循环来轮询了
  2. os.killpg(pgid, sid)经过组截至
  3. signal.siginterrupt(signal.SIGALRM, False)
    幸免系统调用被确定性信号过不去所设立(其实一般也不太用,出标题才用)

浅显的讲正是,假如系统和你发一样的时限信号恐怕也就被管理了,加上那句就ok了,eg:

举个例证,有时候有些恶意程序蓄意破坏可能被所谓的安全软件误杀比方系统函数kill(-1)【有权力的都杀了】

import signal

def print_info(signalnum, frame):
    print("死前留言:我被信号%d弄死了,记得替我报仇啊!" % signalnum)

def main():
    signal.signal(signal.SIGINT, print_info)  # 处理Ctrl+C的终止命令(singint)
    signal.signal(signal.SIGQUIT, print_info)  # 处理Ctrl+\的终止命令(singquit)
    signal.siginterrupt(signal.SIGINT, False)
    signal.siginterrupt(signal.SIGQUIT, False)
    signal.pause()  # 设置一个进程到休眠状态直到接收一个信号

if __name__ == '__main__':
    main()

输出:

dnt@MZY-PC:~/桌面/work/BaseCode/python/5.concurrent/Linux/进程通信/6.signal python3 1.os_kill2.py 
^C死前留言:我被信号2弄死了,记得替我报仇啊!
dnt@MZY-PC:~/桌面/work/BaseCode/python/5.concurrent/Linux/进程通信/6.signal python3 1.os_kill2.py 
^\死前留言:我被信号3弄死了,记得替我报仇啊!
dnt@MZY-PC:~/桌面/work/BaseCode/python/5.concurrent/Linux/进程通信/6.signal

gcc fifo_r.c  -o fifo_r

四、生命周期随进程

机械漏刻alarm(推行1遍)¶

再则四个电磁照望计时器就进下3个话题把,这些重中之重正是确定性信号捕捉用得比较多,然后就是相似都以守护进度发复信号

先说爱他美(Aptamil)个概念:alarm机械钟不可能被fork后的子进度承袭

import os
import time
import signal

def main():
    # 不受进程影响,每个进程只能有一个定时器,再设置只是重置
    signal.alarm(3)  # 设置终止时间(3s),然后终止进程(sigaltirm)

    pid = os.fork()
    if pid == 0:
        print("[子进程]PID=%d,PPID=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))
        for i in range(5):
            print("[子进程]孩子老卵,怎么滴吧~")
            time.sleep(1)
    elif pid > 0:
        print("[父进程]PID=%d,PPID=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

    print("[遗言]PID=%d,PPID=%d" % (os.getpid(), os.getppid()))

if __name__ == '__main__':
    main()

输出

[父进程]PID=9687,PPID=9063
[遗言]PID=9687,PPID=9063
[子进程]PID=9688,PPID=9687
[子进程]孩子老卵,怎么滴吧~
[子进程]孩子老卵,怎么滴吧~
[子进程]孩子老卵,怎么滴吧~
[子进程]孩子老卵,怎么滴吧~
[子进程]孩子老卵,怎么滴吧~
[遗言]PID=9688,PPID=1060

本条您能够本人作证:不受进度影响,各样进程只可以有三个沙漏,再设置只是重新初始化

./fifo_w myfifo

  1. 面向字节流的服务

  2. 管道内部提供了一道机制

普遍多个小才具¶

实际好赏心悦目逆天的难题都会意识各类小技术的,全部小技术自己总计一下就能够发生质变了

import signal

def main():
    signal.alarm(1)  # 设置终止时间(3s),然后终止进程(sigaltirm)
    i = 0
    while True:
        print(i)
        i += 1  # 别忘记,Python里面没有++哦~

if __name__ == '__main__':
    main()

运维一下:time python3 xxx.py
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运营一下:time python3 xxx.py > temp
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简短说下多少个参数:

  1. real总共运维时刻(real=user+sys+损耗费时间间)
  2. user(用户代码真正运营时刻)
  3. sys(内核运营时刻)【内核不运维,你系统也有难题了】

事实上正是削减了IO操作,质量方面就离开数倍!笔者那边只是1台老计算机,假诺真在服务器下质量相差只怕让你吓1跳

以后清楚为什么要realase宣布而不用debug直接配置了啊(线上项目非要求境况,一般都会删除全部日记输出的

./fifo_r myfifo

申明:因为管道通讯是单向的,在上头的例子中大家是通过子进度写父进度来读,假诺想要同时父进度写而子进程来读,就须求再张开其余的管道;

停车计时器setitimer(周期推行)¶

signal.setitimer(which, seconds, interval=0.0) which参数表明:

  1. signal.TIMER_REAL:按实际时间计时,计时到达将给进程发送SIGAL帕杰罗M非频限信号
  2. signal.ITIMER_VIRTUAL:仅当进度实施时才进行计时。计时达到将发送SIGVTALRAV四M非功率信号给进程。
  3. signal.ITIMER_PROF:当进度实行时和系统为该进程实行动作时都计时。与ITIMEHummerH二_VIRTUAL是一对,该沙漏平时用来总计进度在用户态和基本态开支的时光。计时达到将发送SIGPROF非确定性信号给进度。

其一一般在医生和医护人员过程中时常用,看个简易案例:

import time
import signal

def say_hai(signalnum, frame):
    print("我会周期性执行哦~")

def main():
    # 捕捉信号(在前面最好,不然容易漏捕获)
    signal.signal(signal.SIGALRM, say_hai)
    # 设置定时器,第一次1s后执行,以后都3s执行一次
    signal.setitimer(signal.ITIMER_REAL, 1, 3)
    # print(signal.getitimer(signal.ITIMER_REAL))

    while True:
        print("我在做其他事情")
        time.sleep(1)

if __name__ == '__main__':
    main()

输出:

我在做其他事情
我会周期性执行哦~
我在做其他事情
我在做其他事情
我在做其他事情
我会周期性执行哦~
我在做其他事情
我在做其他事情
我在做其他事情
我会周期性执行哦~
我在做其他事情
我在做其他事情
我在做其他事情
...

 

//函数形式,在编程中使用
#include<sys/types.h>

#include<sys/stat.h>

int mkfifo(const char *pathname,mode_t mode);

管道的读写端通过展开的文书讲述符来传递,由此要通讯的八个进度必须从它们的公共祖先这里承接管道的件描述符。
下边包车型地铁例子是父进度把文件讲述符传给子进度之后老爹和儿子进度之
间通讯,也能够父进度fork一遍,把文件讲述符传给七个子进程,然后四个子过程之间通信,
不问可见 须要经过fork传递文件讲述符使七个进程都能访问同一管道,它们才能通讯。

2.四.七.过程守护¶

实例代码:”https://github.com/lotapp/BaseCode/tree/master/python/伍.concurrent/Linux/进程守护

照管进度应用场景多数,比方程序上线后有个bug被不定时的接触,每回都导致系统爆卡只怕退出,而程序猿修复bug需求时刻,不过线上类别又不可能挂,那时候就足以应用2个心跳检验的守护进度(查错也能够利用守护进度)【为恶就背着了】

专门的学问启幕前,先来个伪案例:

模仿三个漏洞非常多的次第

import os
import time

def main():
    print("[PID:%d]进程运行中..." % os.getpid())
    time.sleep(5)
    os.abort()  # 给自己发异常终止信号

if __name__ == '__main__':
    main()

写个轻便版本的医护进度:

import os
import time
import signal

def write_log(msg):
    pass

def is_running(p_name):
    """是否在运行"""
    try:
        # grep -v grep 不显示grep本身,wc -l是计数用的
        result = os.popen("ps ax | grep %s | grep -v grep" % p_name).readlines()
        if len(result) > 0:
            return True
        else:
            return False
    except Exception as ex:
        write_log(ex)
        return False

def is_restart(p_script):
    """重启程序"""
    try:
        if os.system(p_script) == 0:
            return True
        else:
            return False
    except Exception as ex:
        write_log(ex)
        return False

def heartbeat(signalnum, frame):
    """心跳检查"""
    p_name = "test.py"
    p_script = "python3 ./test.py"

    if not is_running(p_name):
        print("程序(%s)已挂,准备重启" % p_name)
        if not is_restart(p_script):
            is_restart(p_script)  # 再给一次机会

def main():
    # 信号处理
    signal.signal(signal.SIGALRM, heartbeat)
    # 第一次1s后检查,以后每5s检查一次
    signal.setitimer(signal.ITIMER_REAL, 1, 5)
    while True:
        time.sleep(5)  # 不用担心影响signal(优先级别高)

if __name__ == '__main__':
    main()

输出:

程序(test.py)已挂,准备重启
[PID:7270]进程运行中...
Aborted (core dumped)
程序(test.py)已挂,准备重启
[PID:7278]进程运行中...
Aborted (core dumped)
[PID:7284]进程运行中...
.....

叁.内部存储器共享映射

四个越发情状:

标准流程的照顾进程¶

写了个伪品牌的,未来说说正规的,看看概念的事物:

特点

  1. 后台服务进程
  2. 退出于决定终端(setpid)
  3. 周期性的实践有个别义务|等待某些事件发生(setitimer)
  4. 不受用户登六注销影响(关机影响,但是你能够加上运维项)
  5. 貌似选拔以d结尾的服务名称(约定俗成)

讲正式流程前先复习一下上边说的进程组会话

  1. 进度组:每3个进程都属于一个“进度组”,当一个进程被成立的时候,它暗许是其父进度所在组的分子(你们一家
  2. 会 话:多少个进度组又结合贰个会话(你们小区

须要扩展几点:

  1. 进程组

    1. CEO:第壹个经过
    2. 组长ID==进程组ID
    3. 组长挂了不影响进度组
  2. 会话

    1. 高管不能够创设会话(你都有官了,不留点门路给后代?)
    2. 创建会话的进程成为新进度组的总裁(新进度组里面就它一个嘛)
    3. 成立出新会话会甩掉原有的支配终端(到了新条件之中,人脉得重复树立)

有点验证一下,然后步入正题:

import os
import time

def main():
    pid = os.fork()
    if pid == 0:
        for i in range(7):
            print("子进程:PID=%d,PPID=%d,PGrpID=%d" % (os.getpid(), os.getppid(), os.getpgrp()))
            time.sleep(i)
    elif pid > 0:
        print("父进程:PID=%d,PPID=%d,PGrpID=%d" % (os.getpid(), os.getppid(), os.getpgrp()))
        time.sleep(4)

    print("遗言:PID=%d,PPID=%d,PGrpID=%d" % (os.getpid(), os.getppid(), os.getpgrp()))

if __name__ == '__main__':
    main()

说明结果:父进程ID==进程组ID父进程挂了进程组依旧在,顺便验证了下ps -ajx的参数
www.5929.com 62

先看看那个SessionID是吗:

import os
import time

def main():
    print("进程:PID=%d,PPID=%d,PGrpID=%d" % (os.getpid(), os.getppid(), os.getpgrp()))
    print(os.getsid(os.getpid()))
    for i in range(1, 5):
        time.sleep(i)
    print("over")

if __name__ == '__main__':
    main()

ps ajx的参数今后全精晓了:PPID PID PGID SID
(你不加grep就会看出的)
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证Bellamy(Bellamy)下SessionID的政工:

In [1]:

# 验证一下父进程不能创建会话ID
import os

def main():
    pid = os.getpid()
    print("进程:PPID=%d,PID=%d,GID=%d,SID=%d" % (pid, os.getppid(), os.getpgrp(),os.getsid(pid)))
    os.setsid() # 父进程没法设置为会话ID的验证


if __name__ == '__main__':
    main()

 

进程:PPID=3301,PID=2588,GID=3301,SID=3301

 

---------------------------------------------------------------------------
PermissionError                           Traceback (most recent call last)
<ipython-input-1-375f70009fcf> in <module>()
      8 
      9 if __name__ == '__main__':
---> 10main()

<ipython-input-1-375f70009fcf> in main()
      4     pid = os.getpid()
      5     print("进程:PPID=%d,PID=%d,GID=%d,SID=%d" % (pid, os.getppid(), os.getpgrp(),os.getsid(pid)))
----> 6os.setsid() # 父进程没法设置为会话ID的验证
      7 
      8 

PermissionError: [Errno 1] Operation not permitted

 

步入正轨:

创建守护进度的步骤

  1. fork子进度,父进度退出(子进度形成了孤儿)
  2. 子进度成立新会话(创制出新会话会甩掉原有的决定终端)
  3. 更改当前工作目录【为了减小bug】(eg:你在有些文件夹下运行,这些文件夹被删了,多少会点受影响)
  4. 复位文件掩码(承接了父进度的公文掩码,通过umask(0)重新恢复设置一下,那样能够获取77七权力)
  5. 关闭文件讲述符(既然用不到了,就关了)
  6. 友善的逻辑代码

先轻巧弄个例证达成地方步骤:

import os
import time
from sys import stdin, stdout, stderr

def main():

    # 【必须】1. fork子进程,父进程退出(子进程变成了孤儿)
    pid = os.fork()
    if pid > 0:
        exit(0)

    # 【必须】2. 子进程创建新会话(创建出新会话会丢弃原有的控制终端)
    os.setsid()

    # 3. 改变当前工作目录【为了减少bug】# 改成不会被删掉的目录,比如/
    os.chdir("/home/dnt")  # 我这边因为是用户创建的守护进程,就放它下面,用户删了,它也没必要存在了

    # 4. 重置文件掩码(获取777权限)
    os.umask(0)

    # 5. 关闭文件描述符(如果写日志也可以重定向一下)
    os.close(stdin.fileno())
    os.close(stdout.fileno())
    os.close(stderr.fileno())

    # 【必须】6. 自己的逻辑代码
    while True:
        time.sleep(1)

if __name__ == '__main__':
    main()

运转效果:(直接后台走起了)
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mmap/munmap


假若持有指向管道写端的文件讲述符都关闭了,而依旧有经过从管道的读端读数据,那么管道中剩下的数码都被读取后,再度read会重回0,就如读到文件末尾同样

基本功回看¶

万一对Linux基础不熟,能够看看几年前说的LinuxBase:

Linux基础命令:

Linux体系其余小说:


假如对配备运行连串不是很熟,能够看后面写的小demo:

用Python三、NetCore、Shell分别支付三个Ubuntu版的定时提示(附NetCore跨平台三种发布办法):


倘使对OOP不是很熟识能够查看在此之前写的OOP小说:

Python3 与 C#
面向对象之~封装

Python3 与 C#
面向对象之~承继与多态

Python3 与 C#
面向对象之~分外相关


假若基础不深厚,能够看在此之前写的PythonBase:

Python3 与 C#
基础语法相比(Function专栏)

Python3 与 C#
扩张之~模块专栏

Python3 与 C#
扩大之~基础衍生

Python3 与 C#
扩张之~基础进行


现在行业内部的来个简化版的护理进程:(你能够依据须要多加点复信号管理)

import os
import time
import signal
from sys import stdin, stdout, stderr

class Daemon(object):
    def __init__(self, p_name, p_script):
        self.p_name = p_name
        self.p_script = p_script

    @staticmethod
    def write_log(msg):
        # 追加方式写
        with open("info.log", "a+") as f:
            f.write(msg)
            f.write("\n")

    def is_running(self, p_name):
        """是否在运行"""
        try:
            # grep -v grep 不显示grep本身,wc -l是计数用的
            result = os.popen(
                "ps ax | grep %s | grep -v grep" % p_name).readlines()
            if len(result) > 0:
                return True
            else:
                return False
        except Exception as ex:
            self.write_log(ex)
            return False

    def is_restart(self, p_script):
        """重启程序"""
        try:
            if os.system(p_script) == 0:
                return True
            else:
                return False
        except Exception as ex:
            self.write_log(ex)
            return False

    def heartbeat(self, signalnum, frame):
        """心跳检查"""
        if not self.is_running(self.p_name):
            self.write_log("[%s]程序(%s)已挂,准备重启" % (time.strftime("%Y-%m-%d%X"),
                                                  self.p_name))
            if not self.is_restart(self.p_script):
                self.is_restart(self.p_script)  # 再给一次机会

    def run(self):
        """运行守护进程"""
        pid = os.fork()
        if pid > 0:
            exit(0)

        os.setsid()  # 子进程创建新会话
        os.chdir("/home/dnt")  # 改变当前工作目录
        os.umask(0)  # 获取777权限

        # 5. 关闭文件描述符
        os.close(stdin.fileno())
        os.close(stdout.fileno())
        os.close(stderr.fileno())

        # 【必须】6. 自己的逻辑代码
        # 捕捉设置的定时器
        signal.signal(signal.SIGALRM, self.heartbeat)
        # 第一次2s后执行,以后5s执行一次
        signal.setitimer(signal.ITIMER_REAL, 2, 5)

        self.write_log("[%s]daeman running" % time.strftime("%Y-%m-%d%X"))
        self.write_log("p_name:%s,p_script:%s" % (self.p_name, self.p_script))

        while True:
            time.sleep(5)  # 不用担心影响signal(优先级别高)

def main():
    try:
        pro = Daemon("test.py", "python3 ~/demo/test.py")
        pro.run()
    except Exception as ex:
        Daemon.write_log(ex)

if __name__ == '__main__':
    main()

运维效果:(关闭文件讲述符后就毫无printf了)

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扩大表明,若是你要文件讲述符重定向的话能够如此写:

with open("in.log", "a+") as f:
    os.dup2(f.fileno(), sys.stdin.fileno())
with open("out.log", "a+") as f:
    os.dup2(f.fileno(), sys.stdout.fileno())
with open("err.log", "a+") as f:
    os.dup2(f.fileno(), sys.stderr.fileno())

从此以往你printf就自动到钦定的文件了

 

 mmap能够把磁盘文件的一有的直接照射到内部存储器,那样文件中的地方一向就对应内部存款和储蓄器地址,对文件的读写能够间接用指针而无需read/write函数。


如若有指向管道写端的文件讲述符没关闭,而具备管道写端的进度也绝非向管道中写多少,这时有进度从管道读端读数据,那么管道中多余的数目都被读取后,再一次read会阻塞,直到管道中有数量可读了才读取数据并赶回。

恢宏表明:¶

Socket,在讲基础最后一个密密麻麻~互连网编制程序的时候会讲,不急,而且经过间通讯不要求这么‘重量级’

线程相关企图和代码一齐讲,有机会也足以独立拉出来讲2个结尾篇


业余进行:

合法文档大全

经过间通讯和网络

os – 其余操作系统接口

mmap – 内部存款和储蓄器映射文件辅助

signal –
设置异步事件的处理程序

Other:

Linux下0、1、2号进程
https://blog.csdn.net/gatieme/article/details/51484562
https://blog.csdn.net/gatieme/article/details/51532804
https://blog.csdn.net/gatieme/article/details/51566690

Linux 的启动流程
http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/08/linux_boot_process.html
http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/03/systemd-tutorial-commands.html
http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/03/systemd-tutorial-part-two.html

孤儿进程与僵尸进程
https://www.cnblogs.com/Anker/p/3271773.html
https://blog.csdn.net/believe_s/article/details/77040494

Python2 OS模块之进程管理
https://www.cnblogs.com/now-fighting/p/3534185.html

缓冲区的个人理解
https://blog.csdn.net/lina_acm/article/details/51865543

深入Python多进程编程基础
https://zhuanlan.zhihu.com/p/37370577
https://zhuanlan.zhihu.com/p/37370601

python多进程实现进程间通信实例
https://www.jb51.net/article/129016.htm

PIPE2参考:
https://bugs.python.org/file22147/posix_pipe2.diff
https://stackoverflow.com/questions/30087506/event-driven-system-call-in-python
https://stackoverflow.com/questions/5308080/python-socket-accept-nonblocking/5308168

FIFO参考:
https://blog.csdn.net/an_tang/article/details/68951819
https://blog.csdn.net/firefoxbug/article/details/8137762

Python之mmap内存映射模块(大文本处理)说明
https://www.cnblogs.com/zhoujinyi/p/6062907.html

python 基于mmap模块的jsonmmap实现本地多进程内存共享
https://www.cnblogs.com/dacainiao/p/5914114.html

如果把一个事务可看作是一个程序,它要么完整的被执行,要么完全不执行。这种特性就叫原子性。
https://blog.csdn.net/Android_Mrchen/article/details/77866490

事务四大特征:原子性,一致性,隔离性和持久性
https://blog.csdn.net/u014079773/article/details/52808193

python 、mmap 实现内存数据共享
https://www.jianshu.com/p/c3afc0f02560
http://www.cnblogs.com/zhoujinyi/p/6062907.html
https://blog.csdn.net/zhaohongyan6/article/details/71158522

Python信号相关:
https://my.oschina.net/guol/blog/136036

Linux--进程组、会话、守护进程
https://www.cnblogs.com/forstudy/archive/2012/04/03/2427683.html

用以进度间通讯时,一般设计成结构体,来传输通讯的多寡;进程间通讯的公文,应该设计成目前文件(依据供给灵活设计);当报总线错误时,优先查看共享文件是还是不是有囤积空间(不可认为大小0的磁盘文件)


假设具备指向管道读端的公文讲述符都关闭了,那时有进程指向管道的写端write,那么该进程会收到功率信号SIGPIPE,常常会招致进度十三分终止。

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假设有针对性管道读端的公文讲述符没关闭,而具备管道写端的进度也从没从管道中读数据,那时有经过向管道写端写多少,那么在管道被写满时再write会阻塞,直到管道中有空地方了才写入数据并再次回到。

                                                                       
                            mmap

 

#include<sys/mman.h>

取名管道FIFO

void *mmap(void *addr,size_t length,int prot,int flags,int fd,off_t
offsize); 
切切实实参数含义
addr :  指向欲映射的内部存款和储蓄器开首地址,平时设为
NULL,代表让系统活动选定地址,映射成功后重临该地方。
length:  代表将文件中多大的局地映射到内部存储器。
prot  :  映射区域(内部存款和储蓄器)的保养格局。可以为以下三种方式的重组:
                    PROT_EXEC 映射区域可被施行
                    PROT_READ 映射区域可被读取
                    PROT_W汉兰达ITE 映射区域可被写入
                    PROT_NONE 映射区域不可能存取
flags :  影响映射区域的各样特色。在调用mmap()时务要求钦点MAP_SHARED
或MAP_PRIVATE。
                    MAP_FIXED
如果参数start所指的地点不能够得逞构建映射时,则遗弃映射,不对地址做核对。通常不鼓励用此旗标。
                    MAP_SHARED
对映射区域的写入数据会复制回文件内,而且允许任何映射该公文的历程共享。
                    MAP_P凯雷德IVATE
对映射区域的写入操作会发生1个绚烂文件的复制,即私人的“写入时复制”(copy
on write)对此区域作的其余修改都不会写回原来的文书内容。
                  
 MAP_ANONYMOUS建设构造无名映射。此时会忽视参数fd,不关乎文件,而且映射区域无法和其它进程共享。
                  
 MAP_DENYWCRUISERITE只同意对映射区域的写入操作,别的对文件直接写入的操作将会被驳回。
                    MAP_LOCKED
将映射区域锁定住,那意味着该区域不会被换来(swap)。
fd    : 
要映射到内部存款和储蓄器中的文本讲述符。倘若使用佚名内部存款和储蓄器映射时,即flags中装置了MAP_ANONYMOUS,fd设为-1。有些系统不援助无名内部存款和储蓄器映射,则足以选择fopen张开/dev/zero文件,
          然后对该公文举办映射,能够等效达到无名氏内部存款和储蓄器映射的遵循。
offset:文件映射的偏移量,平时设置为0,代表从文件最前方开头对应,offset必须是PAGE_SIZE(页面大小)的平头倍。


返回值:
     
若映射成功则赶回映射区的内部存款和储蓄器开端地址,不然再次回到MAP_FAILED(-一),错误原因存于errno
中。

在管道中,唯有具备血缘关系的历程才能实行通讯,对于新兴的命名管道,就一蹴而就了这些标题。FIFO分化于管道之处在于它提供一个路线名与之提到,以FIFO的公文格局积累于文件系统中。命名管道是1个配备文件,由此,就算进度与创设FIFO的历程不设有亲缘关系,只要能够访问该路径,就能够透过FIFO互相通讯。值得注意的是,
FIFO(first input first
output)总是遵照先进先出的规格办事,第3个被写入的数量将首先从管道中读出。

错误代码:
            EBADF  参数fd 不是有效的公文描述词
            EACCES 存取权限有误。如若是MAP_PLX570IVATE
情状下文件必须可读,使用MAP_SHARED则要有PROT_W翼虎ITE以及该文件要能写入。
            EINVAL 参数start、length 或offset有一个违规。
            EAGAIN 文件被锁住,或是有太多内部存款和储蓄器被锁住。
            ENOMEM 内部存款和储蓄器不足。
用户层的调用相当粗略,其具体功效就是一贯将物理内部存款和储蓄器直接照射到用户虚拟内部存储器,使用户空间能够一贯对物理空间操作。可是对于内核层来讲,其切实落到实处相比复杂。

取名管道的创导

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
    int fd, len;
    int *p;
    fd = open("hello", O_RDWR);
    if (fd < 0) {
        perror("open");
        exit(1);
    }
    len = lseek(fd, 0, SEEK_END);

    p = mmap(NULL, len, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if (p == MAP_FAILED) {
        perror("mmap");
        exit(1);
    }

    close(fd);

//映射并没有解除

p[0] = 0x30313233; munmap(p, len); return 0; }

创制命名管道的系统函数有七个:
mknod和mkfifo。四个函数均定义在头文件sys/stat.h,
函数原型如下:
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mknod(const char *path,mode_t mod,dev_t dev);
int mkfifo(const char *path,mode_t mode);

修改磁盘文件时,对应映射的内部存款和储蓄器也会转移。缓输出机制。

函数mknod参数中path为创制的命名管道的1切径名:
mod为开创的命名管道的模指
明其存取权限;
dev为道具值,该值取决于文件创制的种类,它只在成立设备文件时才会用到。那七个函数调用成功都重临0,退步都回到-一。下边选取mknod函数创设了一个命名管道:

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umask(0);
if (mknod(“/tmp/fifo”,S_IFIFO | 0666) == -1)
{
      perror(“mkfifo error”);
      exit(1);
}
函数mkfifo前八个参数的意义和mknod同样。下,面是使用mkfifo的演示代码:
   umask(0);
   if (mkfifo(“/tmp/fifo”,S_IFIFO|0666) == -1)
   {
       perror(“mkfifo error!”);
        exit(1);
   }
       
“S_IFIFO|066陆”指明创制3个命名管道且存取权限为0666,即创立者、与创我同组的
用户、其余用户对该命名管道的造访权限都以可读可写(
这里要留心umask对转移的
管道文件权限的影响) 。
命名管道成立后就足以行使了,命名管道和管道的行使方法法基本是如出1辙的。只是使用命
名管道时,必须先调用open()将其展开。因为命名管道是一个存在于硬盘上的公文,而管道
是存在于内部存款和储蓄器中的特殊文件。
       
 须要留意的是,调用open()展开命名管道的经过只怕会被卡住。但只要还要用读写格局
( O_SportageDWCR-V)张开,则终将不会变成短路;假诺以只读情势(
O_RDONLY)打开,则调
用open()函数的进度将会被卡住直到有写方张开管道;同样以写方式(
O_WRONLY)打开
也会堵塞直到有读方式展开管道。

mmap的完毕原理

 

//mmap_w
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#define MAPLEN  0x1000

struct STU {
    int id;
    char name[20];
    char sex;
};

void sys_err(char *str, int exitno)
{
    perror(str);
    exit(exitno);
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    struct STU *mm;
    int fd, i = 0;
    if (argc < 2) {
        printf("./a.out filename\n");
        exit(1);
    }
    fd = open(argv[1], O_RDWR | O_CREAT, 0777);
    if (fd < 0)
        sys_err("open", 1);

    if (lseek(fd, MAPLEN-1, SEEK_SET) < 0)//扩展
        sys_err("lseek", 3);

    if (write(fd, "\0", 1) < 0)
        sys_err("write", 4);

    mm = mmap(NULL, MAPLEN, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if (mm == MAP_FAILED)
        sys_err("mmap", 2);

    close(fd);

    while (1) {
        mm->id = i;
        sprintf(mm->name, "zhang-%d", i);
        if (i % 2 == 0)
            mm->sex = 'm';
        else
            mm->sex = 'w';
        i++;
        sleep(1);
    }
    munmap(mm, MAPLEN);
    return 0;
}

//mmap_r
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#define MAPLEN  0x1000

struct STU {
    int id;
    char name[20];
    char sex;
};

void sys_err(char *str, int exitno)
{
    perror(str);
    exit(exitno);
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    struct STU *mm;
    int fd, i = 0;
    if (argc < 2) {
        printf("./a.out filename\n");
        exit(1);
    }
    fd = open(argv[1], O_RDWR);
    if (fd < 0)
        sys_err("open", 1);

    mm = mmap(NULL, MAPLEN, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if (mm == MAP_FAILED)
        sys_err("mmap", 2);

    close(fd);
    unlink(argv[1]);

    while (1) {//读并打印
        printf("%d\n", mm->id);
        printf("%s\n", mm->name);
        printf("%c\n", mm->sex);
        sleep(1);
    }
    munmap(mm, MAPLEN);
    return 0;
}

运作示例

 4.Unix Domain Socket


学学互联网编程socket时再来介绍此方法。

那正是说此时大家早server.c中开创命名管道并开采,对管道中进行写操作,在client.c中进行读操作,把读到的剧情开始展览打字与印刷,就落到实处了作者们的选取命名管道通信。

例题:利用fifo完成地方聊天室

 

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Server.c:
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<string.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#define _PATH_NAME_ "/tmp/file.tmp"
#define _SIZE_ 100

 int main()
 {
      int ret=mkfifo(_PATH_NAME_,S_IFIFO|0666);
      if(ret==-1){
           printf("make fifo error\n");
           return 1;
      }
     char buf[_SIZE_];
     memset(buf,'\0',sizeof(buf));
     int fd=open(_PATH_NAME_,O_WRONLY);
     while(1)
     {
         //scanf("%s",buf);
         fgets(buf,sizeof(buf)-1,stdin);
         int ret=write(fd,buf,strlen(buf)+1);
         if(ret<0){
         printf("write error");
         break;
         }
     }
      close(fd);
      return 0;
 }                    

Client.c:
#include<stdio.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/types.h>
#include<string.h>
#define _PATH_NAME "/tmp/file.tmp"
#define _SIZE_ 100 
int main()
{
    int fd=open(_PATH_NAME,O_RDONLY);
    if(fd<0){
        printf("open file error");
        return 1;
    }
   char buf[_SIZE_];
   memset(buf,'\0',sizeof(buf));
   while(1)
   {
       int ret=read(fd,buf,sizeof(buf)); 
       if(ret<0){
           printf("read end or error\n");
           break;
       }
   printf("%s",buf);
   }
   close(fd);
   return 0;
 }  

本地聊天室

结果演示:

  登陆时,和服务器创建了二个私房产和土地资金财产管理道,服务器向客户端写,本来有一条从客户端到服务端的公家管道,客户端想服务端写。服务端能够依据分析协议号,做相应的管理。客户端必要检查评定读规范输入,写标准输出,有三个接口。读标准输入要设为非阻塞(fcntl),非阻塞读私有管道。那要A未有和人家聊天时,照旧得以承受旁人发过的始末。server阻塞读。(阻塞和非阻塞是针对性同3个进度来说)

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          能够看看作者实际服务端发送了“Hello” “I am
aerver”,在客户端能够收起此内容,完成轻便的进度间通讯。

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