linux 通信程序

基础概念

Linux通信程序是指在Linux操作系统上运行的用于实现进程间通信（IPC）的应用程序。进程间通信是操作系统中多个进程之间交换信息的方式，这对于多任务处理和协作非常重要。

类型

管道（Pipes）：用于具有亲缘关系的进程间通信。
命名管道（Named Pipes）：允许无亲缘关系的进程间通信。
消息队列（Message Queues）：允许进程发送和接收结构化数据。
共享内存（Shared Memory）：多个进程可以访问同一块物理内存区域。
信号量（Semaphores）：用于进程间的同步。
套接字（Sockets）：用于网络通信，支持本地和远程通信。

应用场景

服务器与客户端通信：通过套接字实现网络通信。
多进程数据处理：使用共享内存和信号量进行高效的数据处理和同步。
系统监控与管理：通过消息队列和命名管道实现进程间的信息交换。

常见问题及解决方法

问题1：为什么使用套接字通信时会出现连接超时？

原因：

网络问题：可能是网络不稳定或存在丢包。
防火墙设置：防火墙可能阻止了连接请求。
服务器负载过高：服务器处理请求的速度跟不上请求的到达速度。

解决方法：

检查网络连接，确保网络稳定。
配置防火墙，允许相应的连接请求。
优化服务器性能，提高处理能力。

问题2：为什么共享内存中的数据会出现不一致？

原因：

多个进程同时访问和修改共享内存中的数据，导致数据竞争。
没有使用信号量或其他同步机制进行进程间同步。

解决方法：

使用信号量或其他同步机制（如互斥锁）进行进程间同步。
确保对共享内存的访问是原子操作。

示例代码：使用套接字进行通信

服务器端代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024

int main() {
    int server_fd, new_socket;
    struct sockaddr_in address;
    int addrlen = sizeof(address);
    char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};

    // 创建套接字
    if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
        perror("socket failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 绑定套接字
    address.sin_family = AF_INET;
    address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    address.sin_port = htons(PORT);

    if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {
        perror("bind failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 监听连接
    if (listen(server_fd, 3) < 0) {
        perror("listen");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 接受连接
    if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {
        perror("accept");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 读取数据
    read(new_socket, buffer, BUFFER_SIZE);
    printf("Received: %s\n", buffer);

    // 发送响应
    send(new_socket, "Hello from server", strlen("Hello from server"), 0);
    printf("Hello message sent\n");

    return 0;
}

客户端代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>

#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024

int main() {
    int sock = 0;
    struct sockaddr_in serv_addr;
    char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};

    // 创建套接字
    if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
        printf("\n Socket creation error \n");
        return -1;
    }

    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(PORT);

    // 将IP地址从字符串转换为网络地址结构
    if (inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr) <= 0) {
        printf("\nInvalid address/ Address not supported \n");
        return -1;
    }

    // 连接到服务器
    if (connect(sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
        printf("\nConnection Failed \n");
        return -1;
    }

    // 发送数据
    send(sock, "Hello from client", strlen("Hello from client"), 0);
    printf("Hello message sent\n");

    // 接收响应
    read(sock, buffer, BUFFER_SIZE);
    printf("Received: %s\n", buffer);

    return 0;
}