进程间的通信3——IPC对象通信-＞共享内存、网络通信

一、共享内存

1、原理

        直接对实际物理内存进行操作，不用先拷贝到用户空间再到内核空间（物理内存）。

2、特点

        （1）共享内存是一块内核预留的空间；

        （2）最高效的通信方式。

3、操作

        产生key值 ===>申请 ===>读写 ===> 关闭 ===> 卸载。

（1）产生key值

ftok

        key_t ftok(const char *pathname（路径名） , int proj_id(工程id）)

功能：将pathname和proj_id转换为key值。

返回值：成功：key值；  失败：-1。

（2）通过key获取IPC对象

shmget

        int shmget(key_t key（key值） , size_t size（共享内存大小） , int shmflg（内存访问权限）)

功能：使用唯一键值key向内核提出共享内存使用申请。

参数：shmflg通常为IPC_CREAT|0666用来申请 ; 若要检测为IPC_EXCL。

返回值：成功：有效id号；失败：-1。

注：ipcs命令用来查看共享内存。

（3）绑定地址空间

shmat

        void *shmat(int shmid（共享内存段id） , const void *shmaddir（绑定地址） , int shmflg（具体操作权限）)

功能：将共享内存映射到本地内存。

参数：shmaddr为NULL（由系统选择合适地址）；

        shmflg为SHM_RDONLY（只读）、0（读写）等。

返回值：成功：返回映射的地址（绑定地址）；失败：（void *）-1。

pause

        int pause（void）   

等待一个信号。

（4）解除绑定（映射）

shmdt

        int shmdt(const void *shmddr)

（5）销毁IPC对象

shmctl

        int shmctl(int shmid , int cmd（删除对象宏） , struct shmid_ds *buf（删除对象）)

功能：修改共享内存属性，可删除指定共享内存对象。

参数：cmd为IPC_RMID;

        buf为NULL。

例如：左边发送，右边接收。接收方需要等待一个信号通过pause来控制打印不会刷屏。实现发一个收一个的效果。

注意：（1）共享内存数据的存储方式是拷贝，而非剪切。

           （2）共享内存的数据多次不同进程读写同一操作对象，数据没有偏移情况下会覆盖。

二、网络通信

1、前景介绍

网络通信需要在物理层面、软件（逻辑）层面都有通路。

局域网、城域网、广域网；因特网。

最初APAR Net //阿帕网便是将众多局域网连接，形成因特网雏形。

之后为解决不同体系结构网络互联问题，1981年国际标准化组织ISO制定了开放系统互连模型（OSI网络模型）。

2、OSI参考模型

（1）物理层：规定了物理层面的电气特性，及相关机械特性。

        完成物理层面数据的传输  —— 一位一位二进制数据。   //比特流

（2）数据链路层：规定了传输数据的格式。

        控制传输过程可靠 。    //帧数据

（3）网络层：用于解决网络与网络之间数据传输。     //数据包

（4）传输层：传输控制层，控制传输过程，保证数据完整性。  （TCP/UDP）

（5）会话层：处理一次会话过程。

（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。

每个层次中，都有自己的一套规范——协议。

3、操作系统角度

应用层在用户层，其余都在内核层<网络协议栈>。用户层与内核层用socket接口来连接。

IP地址——用来标识网络中的一台主机（凡能网络通信的机器）。

端口号——用来标识主机中某一个具体（进行网络通信）进程。

IP + 端口号——进程在网络的地址。

（1）IP

本质：32位（4进制）整型数值。<表示：点分十进制>

                一进制的范围：0~255。

组成：网络号（表示所处的网络） + 主机号（表示能容纳的主机）

分类：A类（0.x.x.x~127.x.x.x)，B类（128.x.x.x~192.x.x.x)，C类（192.x.x.x~223.x.x.x)，D类(组播地址），E类（保留）

注：（1）主机号为0的IP地址是网络地址，主机号为255的地址是广播地址。

       （2）子网掩码（255.255.255.0）：与IP地址相与，结果判断是否在同一网络下。

（2）端口号

本质：16位数值（2字节）

分类：①众所周知端口：1~1023（1~255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）。

                                eg：http协议用到端口号80.

        ②已登记端口：1024~49151

                                  注册端口号（非标准应用服务软件可申请）。

        ③动态或私有端口：49152~65535

                                  动态分配的端口号（系统动态分配给应用程序使用）。

                                 //    50000以上端口号

4、编程

        TCP/UDP：TCP协议<高可靠>特点——①面向连接   ②可靠传输（tcp协议机制里面的功能）。  //打电话

                           UDP协议<高效率>特点：①不可靠传输  ②无连接  ③数据报。   //广播

编程模型：①c/s（client server）——客户端-服务器模型；

                  ②b/s（browser server） ——浏览器-服务器模型。

（1）基于UDP c/s通信模型

-------client——客户端——主动角色-------

socket

        int socket(int domain（通信范围） , int type , int protocol)

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：协议簇；当为AF_INET表示基于IPV4协议。

          type：SOCK_STREAM——流式套接字（通常指TCP）；SOCK_DGRAM——数据报套接字（通常指UDP）。

           protocol：0默认。

         一种特殊的文件<专门用于网络通信>

        socket接口函数，提供了一个可访问操作系统网络功能的接口。

sendto

        ssize_t sendto(int sockfd（用于通信的socket对应的fd） , const void *buf（发送数据所在空间） , size_t len（发送字节数） , int flags（0默认） , const struct sockaddr *dest_addr（目的地址） , socklen_t addrlen（目的地址长度）)

        发数据。

返回值：成功：发送出去的字节数；失败：-1。

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