当前课程知识点：操作系统 > 第二十讲 死锁和进程通信 > 20.6 信号和管道 > 20.6 信号和管道
下面我们来讨论
进程通讯机制的具体实现
首先我们讨论的是信号和管道
信号和管道是操作系统
提供的两种简单的通讯机制
首先是信号
信号是进程间软件中断通知和处理机制
我们在前边讲过中断
它实际上是我们CPU
在执行指令的时候的
一种异常处理机制
这种机制借鉴到进程当中来
就是我们这里信号
进程在执行的过程当中
它有正常的执行流程
如果说这时候我有意外的事件
我怎么来处理呢
并且是每一个进程
有不同的处理的时候
这时候我怎么办
这就是我们这里的信号
我们在实际系统当中见到的
一个例子就是Ctrl-C
我们在一个进程执行过程当中
我们按Ctrl-C可以把这个进程停下来
但是在你的实际代码当中
并没有一段代码是完成对Ctrl-C的处理
这个处理是在哪实现的呢
这就是我们这里的信号
操作系统在编译你的应用程序的时候
它会缺省的加上
对这些信号的处理例程
如果说用户想
指定自己的信号处理例程
就需要在你的应用程序当中
给出相应的实现
比如说我们在这里看到的
kill、stop、continue
就是我们这里的几个常见的信号
信号的处理机制有这样几种情况
一种是捕获
也就相当于进程执行的时候
信号的处理例程 是由用户指定的
每一个进程有自己不同的处理方法
忽视或者叫忽略 那这时候呢
是由操作系统的缺省处理例程
来处理进程的信号
比如说我们进程终止和进程挂起
还有一种是屏蔽
禁止进程接收和处理信号
这种情况的一个实例是我们的登录程序
你按Ctrl-C它是不能停下来的
原因在于这时候
把相应的处理给屏蔽掉了
这种通讯机制呢
它能够传送的信息仅仅是信号的类型
它不能再传送其他的内容
所以它传送的信息量是很小的
这种做法它仅仅是用来
做一种快速的响应机制
它比别的通讯机制要快
信号它的实现是如何进行的呢
我们在这给出一个简单的图示
在我们的ucore plus当中
也有相应的实现
有兴趣同学可以
进一步去看相应的实现机制
首先进程在启动的时候
它需要注册相应的信号处理例程
给操作系统内核
以便于操作系统内核
在有相应的信号送过来的时候
它能够知道去执行哪一个处理函数
这是注册 然后是有其他进程
或者说其他设备发出信号的时候
那么操作系统内核
负责把这个信号送给指定的进程
并且启动其中的信号处理函数
然后执行信号处理函数的时候
完成相应的处理
比如说我把当前正在执行的进程掐掉
或者说把它暂停
或者说忽视
都是由这来完成的
接下来我们给出一个实际的例子
在这个例子当中我们可以
在linux里面来执行这一段代码
它的主程序里头
就是signal 实际上是
我们的注册信号处理例程的系统调用
你注册了两个信号
它的处理函数到底是什么
然后我这个进程
就进到死循环里头了
前边是它的实现 signal_int
它完成的功能是打印字符串
告诉你按了Ctrl-C
然后就忽略过去了
在前边加上这个重新注册
是为了兼容性的缘故
另外一个是退出
如果你按Ctrl/这时候
你的程序会结束下来
因为如果没有这个的话
你这个程序没有正常退出的时候
因为我们在这是个死循环
它就永远不会退出了
我们按Ctrl/来实现原来Ctrl-C的功能
这地方给出来你实现的退出
这个程序执行起来之后的效果
就是按Ctrl-C它给出一个提示
然后程序继续执行
按Ctrl/这时候程序退出
这是信号使用的一个示例
接下来我们说管道
管道是进程间
基于内存文件的通讯机制
也就是说两个进程想通讯
它中间的数据放在哪呢
在内存里建一个临时文件
把这个数据放这里头
这就是我们这里的管道
它利用父进程创建子进程的过程当中
继承文件描述符
这几个缺省的文件描述符
在子进程里都是有继承的
标准输入 标准输出和标准的错误输出
那我们在这里头呢
创建一个管道的时候
我只关心我通讯的管道是谁
并不关心另一头是谁往里放的数据
这实际上是我们这里头说到的
一种间接通讯机制
这个数据可能来自于键盘
也可能来自于其他程序
或者说文件
写出去的时候我可能会写到终端
也可能会写到文件
或者说给其他的进程
那我们在这
跟它相关的系统调用有这样几个
一个是读管道
因为我们创建的管道
在这里有一个FD文件描述符
创建完之后
我就可以利用它来进行读了
我们在实际的一个库函数scanf()
就是基于管道的读来实现的
另一个是写write
这和我们通常的文件读写的
系统调用是完全一样的
我们上边的printf()
也是基于对管道的写来实现的
它把它直接送到屏幕上去
再有一个是管道的创建
这是一个单独的pipe
创建的结果会生成
一个文件描述符数组
这个数组有两个成员
一个是读文件描述符
一个是写文件描述符
我们就是利用继承的关系
在两个不同的进程当中
使用不同的文件描述符
一头读 一头写
那就实现了两者之间的通讯了
我们也是给一个例子
这是ls和more
这是两个系统命令
在这两个命令里头呢 中间加一个竖线
实际上你就由shell给它们俩之间
建立一条管道
我们可以用下面的图示
来说明这个过程
首先在执行这个命令的时候
shell程序解释这条命令
它首先会去解释这个管道
然后建立相应的管道
然后前边有一个ls
它创建一个进程 来执行ls
并且把它的标准输出
接到这个管道上
作为输入的这一端
然后它会创建另外一个进程
执行这个more这个命令
然后它的输入来源于这个管道
这样的话就把两个命令的一个的输入
和另一个的输出接到了一起
这个在我们的Linux和Unix系统里头
是比较常见的一种做法
这是管道
-0.1 Piazza讨论区
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-0.2 在线实验平台
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-1.1 课程概述
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-第一讲 操作系统概述--练习
-1.2 教学安排
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-1.3 什么是操作系统
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-1.4 为什么学习操作系统，如何学习操作系统
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-1.5 操作系统实例
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-1.6 操作系统的演变
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-1.7 操作系统结构
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-2.1 前言和国内外现状
-2.2 OS实验目标
-2.3 8个OS实验概述
-2.4 实验环境搭建
-2.5 x86-32硬件介绍
-2.6 ucore部分编程技巧
-2.7 演示实验操作过程
--Q6
--Q7
--Q10
-3.1 BIOS
--3.1 BIOS
-3.2 系统启动流程
-3.3 中断、异常和系统调用比较
-第三讲 启动、中断、异常和系统调用--3.3 中断、异常和系统调用比较
-3.4 系统调用
--3.4 系统调用
-第三讲 启动、中断、异常和系统调用--3.4 系统调用
-3.5 系统调用示例
-3.6 ucore+系统调用代码
-4.1 启动顺序
--4.1 启动顺序
-4.2 C函数调用的实现
-4.3 GCC内联汇编
-4.4 x86中断处理过程
-4.5 练习一
--4.5 练习一
-4.6 练习二
--4.6 练习二
-4.7 练习三
--4.7 练习三
-4.8 练习四 练习五
-4.9 练习六
--4.9 练习六
-5.1 计算机体系结构和内存层次
-5.2 地址空间和地址生成
-5.3 连续内存分配
-5.4 碎片整理
--5.4 碎片整理
-5.5 伙伴系统
--5.5 伙伴系统
-第五讲 物理内存管理: 连续内存分配--5.6 练习
-6.1 非连续内存分配的需求背景
-6.2 段式存储管理
-- 6.2 段式存储管理
-6.3 页式存储管理
-6.4 页表概述
--6.4 页表概述
-6.5 快表和多级页表
-6.6 反置页表
--6.6 反置页表
-6.7 段页式存储管理
-第六讲 物理内存管理: 非连续内存分配--6.8 练习
-7.1 了解x86保护模式中的特权级
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.1 了解x86保护模式中的特权级
-7.2 了解特权级切换过程
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.2 了解特权级切换过程
-7.3 了解段/页表
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.3 了解段/页表
-7.4 了解UCORE建立段/页表
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.4 了解UCORE建立段/页表
-7.5 演示lab2实验环节
-8.1 虚拟存储的需求背景
-8.2 覆盖和交换
-8.3 局部性原理
-8.4 虚拟存储概念
-8.5 虚拟页式存储
-8.6 缺页异常
--8.6 缺页异常
-9.1 页面置换算法的概念
-9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法
-第九讲 页面置换算法--9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法
-9.3 时钟置换算法和最不常用算法
-第九讲 页面置换算法--9.3 时钟置换算法和最不常用算法
-9.4 Belady现象和局部置换算法比较
-第九讲 页面置换算法--9.4 Belady现象和局部置换算法比较
-9.5 工作集置换算法
-第九讲 页面置换算法--9.5 工作集置换算法
-9.6 缺页率置换算法
-第九讲 页面置换算法--9.6 缺页率置换算法
-9.7 抖动和负载控制
-10.1 实验目标：虚存管理
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.1 实验目标：虚存管理
-10.2 回顾历史和了解当下
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.2 回顾历史和了解当下
-10.3 处理流程、关键数据结构和功能
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.3 处理流程、关键数据结构和功能
-10.4 页访问异常
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.4 页访问异常
-10.5 页换入换出机制
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.5 页换入换出机制
-11.1 进程的概念
-第十一讲 进程和线程--11.1 进程的概念
-11.2 进程控制块
-第十一讲 进程和线程--11.2 进程控制块
-11.3 进程状态
-第十一讲 进程和线程--11.3 进程状态
-11.4 三状态进程模型
-11.5 挂起进程模型
-第十一讲 进程和线程--11.5 挂起进程模型
-11.6 线程的概念
-第十一讲 进程和线程--11.6 线程的概念
-11.7 用户线程
-第十一讲 进程和线程--11.7 用户线程
-11.8 内核线程
-第十一讲 进程和线程--11.8 内核线程
-12.1 进程切换
-第十二讲 进程控制--12.1 进程切换
-12.2 进程创建
-第十二讲 进程控制--12.2 进程创建
-12.3 进程加载
-第十二讲 进程控制--12.3 进程加载
-12.4 进程等待与退出
-第十二讲 进程控制--12.4 进程等待与退出
-13.1 总体介绍
-13.2 关键数据结构
-13.3 执行流程
-13.4 实际操作
-14.1 总体介绍
-14.2 进程的内存布局
-14.3 执行ELF格式的二进制代码-do_execve的实现
--14.3 执行ELF格式的二进制代码-do_execve的实现
-14.4 执行ELF格式的二进制代码-load_icode的实现
--14.4 执行ELF格式的二进制代码-load_icode的实现
-14.5 进程复制
-14.6 内存管理的copy-on-write机制
-15.1 处理机调度概念
-第十五讲 处理机调度--15.1 处理机调度概念
-15.2 调度准则
-15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法
--15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法
-第十五讲 处理机调度--15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法
-15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架
--15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架
-第十五讲 处理机调度--15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和uc
-15.5 实时调度和多处理器调度
-第十五讲 处理机调度--15.5 实时调度和多处理器调度
-15.6 优先级反置
-第十五讲 处理机调度--15.6 优先级反置
-16.1 总体介绍和调度过程
-16.2 调度算法支撑框架
-16.3 时间片轮转调度算法
-16.4 Stride调度算法
-17.1 背景
--17.1 背景
-17.2 现实生活中的同步问题
-第十七讲 同步互斥--17.2 现实生活中的同步问题
-17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法
-第十七讲 同步互斥--17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法
-17.4 基于软件的同步方法
-第十七讲 同步互斥--17.4 基于软件的同步方法
-17.5 高级抽象的同步方法
-第十七讲 同步互斥--17.5 高级抽象的同步方法
-18.1 信号量
--18.1 信号量
-第十八讲 信号量与管程--18.1 信号量
-18.2 信号量使用
-第十八讲 信号量与管程--18.2 信号量使用
-18.3 管程
--18.3 管程
-第十八讲 信号量与管程--18.3 管程
-18.4 哲学家就餐问题
-18.5 读者-写者问题
-19.1 总体介绍
-19.2 底层支撑
-第十九讲 实验七 同步互斥--19.2 底层支撑
-19.3 信号量设计实现
-第十九讲 实验七 同步互斥--19.3 信号量设计实现
-19.4 管程和条件变量设计实现
-第十九讲 实验七 同步互斥--19.4 管程和条件变量设计实现
-19.5 哲学家就餐问题
-20.1 死锁概念
-第二十讲 死锁和进程通信--20.1 死锁概念
-20.2 死锁处理方法
-第二十讲 死锁和进程通信--20.2 死锁处理方法
-20.3 银行家算法
-第二十讲 死锁和进程通信--20.3 银行家算法
-20.4 死锁检测
-第二十讲 死锁和进程通信--20.4 死锁检测
-20.5 进程通信概念
-第二十讲 死锁和进程通信--20.5 进程通信概念
-20.6 信号和管道
-第二十讲 死锁和进程通信--20.6 信号和管道
-20.7 消息队列和共享内存
-第二十讲 死锁和进程通信--20.7 消息队列和共享内存
-21.1 文件系统和文件
-第二十一讲 文件系统--21.1 文件系统和文件
-21.2 文件描述符
-第二十一讲 文件系统--21.2 文件描述符
-21.3 目录、文件别名和文件系统种类
-第二十一讲 文件系统--21.3 目录、文件别名和文件系统种类
-21.4 虚拟文件系统
-第二十一讲 文件系统--21.4 虚拟文件系统
-21.5 文件缓存和打开文件
-第二十一讲 文件系统--21.5 文件缓存和打开文件
-21.6 文件分配
-第二十一讲 文件系统--21.6 文件分配
-21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID
-第二十一讲 文件系统--21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID
-22.1 总体介绍
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.1 总体介绍
-22.2 ucore 文件系统架构
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.2 ucore 文件系统架构
-22.3 Simple File System分析
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.3 Simple File System分析
-22.4 Virtual File System分析
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.4 Virtual File System分
-22.5 I/O设备接口分析
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.5 I/O设备接口分析
-22.6 执行流程分析
-23.1 I/O特点
--视频
-第二十三讲 I/O子系统--23.1 I/O特点
-23.2 I/O结构
--816C80A0F5E3B8809C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.2 I/O结构
-23.3 I/O数据传输
--C58221E14388B9DB9C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.3 I/O数据传输
-23.4 磁盘调度
--567A3F1FCBFB3F4C9C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.4 磁盘调度
-23.5 磁盘缓存
--C327536B80D25CE79C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.5 磁盘缓存
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