IPC进程通信以及网络通信

一、IPC 进程间通信方式

共享内存 //最高效的进程间通信方式

不需要把用户的东西再复制到内核

他们与内核进行绑定

共享内存：

1、是一块，内核预留的空间

2、最高效的通信方式

//避免了用户空间到内核空间的数据拷贝

IPC通信方式 ---操作流程类似的

进程操作：

system v :共享内

这个getc()和内存进行了共享

二、操作

2.1、key值得产生

功能：

将pathname和proj_id 转换为key值

参数

• pathname 给一个路径名
• proj_id 给一个字符，最低有效8位

返回值

• 成功返回值是 key值
• 失败-1

注意 

• 如果传.的话，我们必须保证是同一个目录，否则产生的key不一样。
• 所以我们一般写/，代表根目录，根目录只有一个

2.2、通过key值获取ipc对象（共享内存）

shmget(shared memory )

• 第一个参数：是第一步产生的同一个名字，是唯一键值
• 第二个参数；指定内存块的大小，申请的共享内存的大小
• 第三个参数：代表申请的标志（可以指定权限）
• 如果是第一个申请，则用IPC_CREAT
• 如果是第二个申请，则用TPC_EXCT

返回值

• 成功：返回共享内存id,一般用shmid表示
• 失败 -1

注意点

• ipcs 代表展示系统里面共享的内存块
• 进程建立关联

2.3、共享内存 绑定

• 第一个参数，是指第二步的共享内存块
• 第二个参数，本意是指要与绑定的空间
• 第三个参数，表示对权限

返回值

• 成功 返回绑定的地址
• 失败

2.4、解绑

解绑只是说他们之间的关系，不在存在了，但是开的内核空间并没有消除掉

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
ps auxlgrep a.out
shared memory getint shmget(keyt key,size t size,int shmflg);

功能:
使用唯一键值key向内核提出共享内存使用申请参数:

参数

• key唯一键值
• size 要申请的共享内存大小
• shmflg 申请的共享内存访问权限，八进制表示
• 如果是第一个申请，则用IPCR如果要检测是否存在，用IPCEXC

返回值:

• 成功 返回共享内存id，一般用shmid表示
• 失败 -1;

2.5、销毁

删除只做一个，否则会有争议，因为本身就是一个地方，不需要删多次

删除对象:shmct1

int shmctl(int shmid,int cmd, struct shmid ds *buf);//ctl = control

功能:
修改共享内存属性，也可以删除指定的共享内存对象。

参数:

• shmid 要删除的共享内存对象
• cmd
• IPC RMID 删除对象的宏
• buff NULL 表示只删除对象。

返回值:

• 成功0
• 失败-1

三、进程间通信方式

3.1、基本概念

不同主机间 //网络通信

1、物理层面 有一个 信息通路

• 有线
• 无线
• 4G
• 5G
• 星链

2、软件层面（逻辑层面）也需要 一个通路

能够让其能够进行网络通信（不同主机之间）制定相同的标准（OSI 网络模型）（开放的互联模型）

IP 代表的是一个在网络中的身份证号

IP 地址：

作用 标识 网路中的一台主机

主机 -- 凡是能够进行网络通信的机

3.2、进程通信标准协议

引用模型（参考模型）

OSI模型

1、物理层

规定了物理层面的电气特性及相关机械特性

物理层面数据的传输--- 一位一位的二进制数据

2、数据链路层（物理层的电气特性对应不同的数据格式）

规定了 传输数据的格式 //帧数据 保证物理层的数据可靠

//保证传输过程可靠

3、网络层（网际层）

用于解决网络与网络之间的数据传输 //数据包

4、运输层（传输层）

传输控制层，控制传输过程，保证数据完整和可靠（保证网络与网络）

5、会话层

处理一次会话过程（用来管理）

6、表示层

规定了 传输数据的格式 和方式 //加密

7、应用层

直接获取要收发的数据

实际应用到的是 TCP /IP 模型（要知道每层的作用）

五层

• 应用层
• 传输层
• 网络层
• 数据链路层
• 物理层

4层模型

• 应用层
• 传输层
• 网络层
• 网络接口层

3.3、如何发挥作用？

每个层次中，都有自己的一套规范 --- 协议

底层协议是为了上面服务

IEEE802wifi用的就是

---

对网络划分

3.4、从操作系统角度出发

用户层 应用层 《--------- 程序员（应用层从传输层取数据）

---

内核层                                      传输层 //这些层次，操作系统已经实现

                                                网络层 //tcp/ip 协议 栈(网络协议层)

                                                数据链路层

                                                物理层

linux里面基本上已经把上面四层写好了

IP //用来标识网络中的一台主机 ----- 通过IP可以找到对应一台主机

3.5、IP号

//用来标识主机中的某一个具体（进行网络通信）的进程

本质：32位整型数值

表示方式 :点分十进制（为了方便人类）

0~255

IP地址的组成：

网络号 + 主机号

注意点

• 网络号就是告诉我们在同一个地址。
• ip + 端口 就能够确认通信的进程//进程在网络的地址
• 主机号----表示能容纳的主机
• 全是1，广播地址
• 全是0 ，网络号（一般都是不用）

四、网络编程

4.1、Tcp协议

TCP(即传输控制协议):是一种面向连接的传输层协议，它能提供高可靠性通信(即数据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复到达的通信)
*适用情况:
1.适合于对传输质量要求较高，以及传输大量数据的通信。
2:在需要可靠数据传输的场合，通常使用TCP协议3.MSN/QQ等即时通讯软件的用户登录账户管理相关的功能通常采用TcP协议

TCP协议的特点

1、面向连接

2、可靠传输

面向连接 ------ //类似打电话通话之前，必须先打通

2、可靠传输//保证数据准确可靠（tcpx协议机制，里面的功能）

3、面向字节流程

4.2、UDP协议

UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议，是不可靠的无连接的协议。在数据发送前，因为不需要进行连接，所以可以进行高效率的数据传输。
*适用情况:
1.发送小尺寸数据(如对DNS服务器进行IP地址查询时)2.在接收到数据，给出应答较困难的网络中使用UDP。(如:无线网络)
3.适合于广播/组播式通信中。4.MSN/Q2/skype等即时通讯软件的点对点文本通讯以及音视频通讯通常采用UDP协议5.流媒体、VOD、VoIP、IPTV等网络多媒体服务中通常采用UDP方式进行实时数据传输

UDP特点（对可靠性要求不高，效率高的）WIFI相当于

1、不可靠（只管发，不管其他）//广播

2、无连接（）

3、数据报

---

五、编程实现

5.1、编程模型：

• c/s client server 客户端服务器 ----- 专用客户端
• b/s browser secer 浏览器服务器模型 ---- 通用客户端
• p2p peer to peer 点对点传输
• p2p 人越多速度越快
• 离得越近越快

5.2、基于UDP c/s通信模型

//client 客户端 ---- 主动的角色

socket // 1、一种特殊的文件----- 专门用于网络通信（不同主机间的进程）

//2、socket 编程接口 --- socket函数提供了一个可以访问操作系统网络功能的接口

sendto // 发数据

//server 服务器 ----- 服务器端--- 被动角色

socket

recvfrom //接收数据

.... 具体操作自己来做

5.3、socket 创建通信的一端

创建文件的一端并且返回文件的描述符返

回这一端。

区域的，可以选择协议

功能:程序向内核提出创建一个基于内存的套接字描述符

参数:
//domain --域(范围)---socket 用于什么范围的通信
domain 地址族，PF_INET =AF_INET=>互联网程序
PF_UNIX==>AF_UNIX==>单机程序

type                套接字类型:

SOCK_STREAM流式套接字 =--》TCP

SOCK_DGRAM用户数据报套接字=-->UDP

SOCK_RAW原始套接字 ===》IP

protocol 协议 ==》0 表示自动适应应用层协议。
type
反回值:

成功 返回申请的套接字id
失败-1:

1、提供可靠，双向，基于字节流

2、提供不可靠，无连接

3、0（全部写0），流报默认tcp,报就是默认udp

5.4、sendto()

参数

• 1、用于通信的socket对应的fd
• 2、表示要发送的数据所在的一块空间
• 3、表示发送的字节数
• 4、0写0，表示以默认方式发送
• 5、表示 要发送到的地址（网络地址IP +端口号）
• 6、表示dest_addr 这个参数的长度

返回值

成功：发送出去的字节的数目

失败：-1

5.5、端口号
端口号:

16位数值(unsigned short)//0~65535(65536个数)//标示一个进程
TCP和 UDP 的端口号是独立的端口号:
(1)功能

• 作用:唯一的标识一个进程
• 每一个应用程序进程有一个端口号，
• 通讯时区分数据包属于哪个应用程序进程

(2)分类
端口号一般由IANA(Internet Assigned NumbersAuthority)

1、管理众所周知端口:

1~1023(1~255之间为众所周知端口，256~1023端口通常由UNIX系统占用)知名端口号(已经分配给标准应用服务软件)如:
http协议用到的端口号 80
2、已登记端口:1024~49151

注册端口号(非标准应用服务软件的软件可以申请的端口号范围)

3、动态或私有端口://50000 以上的端口号
49152~65535 动态分配的端口号(系统动态分配给应用程序使用的)

注意

• 区分进程用端口号
• 已登记；要用的话，向组织申请一下

六、注意在编程中遇到的问题

一般不用上述的内容，我们用这个更具具体，因为那个没有IP

因为不同的主机，可能数据格式不一样，所以我们在此要求是大端模式；所以转换一下

因为我们的数据类型是32位无符号类型的，所以也需要用函数转成对应类型