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进程通信（进程池的模拟实现） read write函数复习 Linux ─── 第23课

news 来源：原创 2025/7/20 14:27:20

进程池(process pool)

第一步: 创建并初始化processpool

第二步:主进程对子进程派发任务

补充:

第三步: 子进程执行完退出进程池

回收子进程

进程池的实现

Channel.hpp

ProcessPool.hpp

Task.hpp

main.cc

makefile

匿名管道的应用: 进程池

进程池(process pool)

先把进程创建出来,需要什么任务 ,派发什么任务.

让一个进程(master进程) ,给其他进程(work进程)派发任务

下面实现process pool

第一步: 创建并初始化processpool

master要管理所有的管道创建channel

创建管道 ,创建子进程 ,用vector管理全部的channel

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include<vector>
#include<functional>//执行任一方法//typedef std::function<void()> work_t;
using work_t =std::function<void()>;//定义了函数对象类型enum 
{OK=0,UsageError,PipeError,ForkError,CloseError,Dup2Error
};//先描述
class channel
{
public:channel(int wfd ,pid_t who):_wfd(wfd),_who(who){_name ="channel-"+std::to_string(wfd)+"->"+ std::to_string(who);}~channel(){}std::string Name(){return _name;}
private:int _wfd;std::string _name;//channel-3->203444pid_t _who;
};void Worker()
{//read ->stdin
}
void Download()
{//read ->stdin
}//channels是输出型参数
//work_t work 回调方法   使创建子进程与让子进程执行任务是解耦的
int InitProcessPool(std::vector<channel>& channels ,int num ,work_t work)
{//创建指定进程个数for(int i=0 ;i <num; i++){   //管道int Pipefds[2]={0};int n =::pipe(Pipefds);if(n< 0) return PipeError;//子进程pid_t id =::fork();if(id == 0){//child 读int close_ret = ::close(Pipefds[1]);//关闭写通道if(close_ret < 0) return CloseError;int dup2_ret =::dup2(Pipefds[0] ,0);//重定向，让子进程从标准输入中获取要执行的任务。不再使用Pipefds[0]了      if(dup2_ret< 0) return Dup2Error;work();::close(Pipefds[0]);//sleep(10);  DebugPrint用::exit(0);}else if(id < 0){return ForkError;}else{//parentint close_ret = ::close(Pipefds[0]);//关闭读通道if(close_ret < 0) return CloseError;channels.emplace_back(Pipefds[1] , id);}}return OK;}
void DebugProcesspool(std::vector<channel>& channels)
{for( auto &c :channels){std::cout<< c.Name() <<std::endl;}}void Usage(std::string process)
{std::cout<<"Uasge:"<< process <<"process-num"<<std::endl;
}//我们自己是master
int main(int argc ,char* argv[])
{if(argc!=2){Usage(argv[0]);return UsageError;}int num  =std::stoi(argv[1]);std::vector<channel> channels;//1.创建&&初始化进程池InitProcessPool(channels , num ,Worker);// InitProcessPool(channels , num ,Print);// InitProcessPool(channels , num ,Dowload);//DebugProcesspool(channels);sleep(100);return 0;
}

第二步:主进程对子进程派发任务

补充:

什么是任务? 任务码表示任务 4个字节(int)写 ,4个字节(int)读

怎么派发? 让每个子进程任务量相等

方法1: 轮询
方法2:随机
方法3:历史任务数

第三步: 子进程执行完退出进程池

派发完所有的任务,子进程读取完 ,都在read阻塞 ,此时关闭子进程的两种方法

向子进程发送退出任务
利用管道写端关闭,读端读到0 ,子进程会自己退出的特性(推荐)

回收子进程

这里有一个藏得很深的bug

在创建多管道时 ,子进程会继承父进程的fd表 ,就会导致管道的写端被越来越多的子进程拿到,引用计数++ ,释放master进程的全部的wfd后 ,管道的写端还链接着子进程 ,就不能使上面的方法2成功,

解决方法:

倒着关闭master的wfd(最后一个管道只有一个wfd(在master,子进程都没有最后一个管道的wfd) ,倒着关闭子进程 ,此子进程的wfd也会跟着关闭)
在创建子进程时关闭历史wfd

通过上图发现父进程的_wfd从4开始递增

子进程的_rfd都是3

进程池的实现

Channel.hpp


#ifndef __CHANNEL_HPP__
#define __CHANNEL_HPP__#include <iostream>
#include <string>
#include <unistd.h>//先描述
class channel
{
public:channel(int wfd ,pid_t who):_wfd(wfd),_who(who){_name =" channel-"+std::to_string(wfd)+"->"+ std::to_string(who);}~channel(){}void Send(int tasknum){::write(_wfd ,&tasknum ,sizeof(tasknum)); //write第二个参数是const void *buf}std::string Name(){return _name;}void Close(){::close(_wfd);}pid_t Id(){return _who;}int WFD(){return _wfd;}
private:int _wfd;std::string _name;//channel-3->203444pid_t _who;
};#endif

ProcessPool.hpp

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include<vector>
#include<functional>//执行任一方法
#include"Task.hpp"
#include"Channel.hpp"enum 
{OK=0,UsageError,PipeError,ForkError,CloseError,Dup2Error
};
//typedef std::function<void()> work_t;
using work_t =std::function<void()>;//定义了函数对象类型class ProcessPool
{
public:ProcessPool(int num ,work_t w):num(num),work(w){}//channels是输出型参数
//work_t work 回调方法   使创建子进程与让子进程执行任务是解耦的
int InitProcessPool()
{//创建指定进程个数for(int i=0 ;i <num; i++){   //管道int Pipefds[2]={0};int n =::pipe(Pipefds);if(n< 0) return PipeError;//子进程pid_t id =::fork();if(id == 0){//child 读// 子进程关闭历史wfdfor(auto &c : channels){std::cout  << c.WFD() << " ";c.Close();}int close_ret = ::close(Pipefds[1]);//关闭写通道if(close_ret < 0) return CloseError;int dup2_ret =::dup2(Pipefds[0] ,0);//重定向，让子进程从标准输入中获取要执行的任务。不再使用Pipefds[0]了      if(dup2_ret< 0) return Dup2Error;//子进程从管道拿任务 ,执行任务work();//work()退出后exit::close(Pipefds[0]);//sleep(10);  DebugPrint用::exit(0);}else if(id < 0){return ForkError;}else{//parentint close_ret = ::close(Pipefds[0]);//关闭读通道if(close_ret < 0) return CloseError;channels.emplace_back(Pipefds[1] , id);}}return OK;}void DebugProcesspool(){for( auto &c :channels){std::cout<< c.Name() <<std::endl;}}void DispathTask()
{int who =0;//派发任务int num =20; //20个任务while(num--){//a.选择一个任务 ,整数值  ,taskmanager中选int Tasknum = TM.SelectTask();//b.选择一个子进程管道  ,channels中选channel &curr =channels[who++];who %= channels.size();std::cout<<"######################"<<std::endl;std::cout<<"send"<<Tasknum<<" "<<curr.Name()<<"任务还剩"<<num<<std::endl;std::cout<<"######################"<<std::endl;//c.通过管道派发任务curr.Send(Tasknum);sleep(1);}}void CleanProcesspool()
{// version 3  前提:子进程创建时删除了继承自master的历史wfdfor (auto &c : channels){c.Close();pid_t rid = ::waitpid(c.Id(), nullptr, 0);if (rid > 0){std::cout << "child " << rid << " wait ... success" << std::endl;}}// version 2  前提:子进程创建时没有删除继承自master的历史wfd   方法:倒着关闭master的wfd(让最后一个子进程先读到0,关闭读端 Worker退出 子进程退出)// for(int i = channels.size()-1; i >= 0; i--)// {//     channels[i].Close();//     pid_t rid = ::waitpid(channels[i].Id(), nullptr, 0); // 阻塞了！//     if (rid > 0)//     {//         std::cout << "child " << rid << " wait ... success" << std::endl;//     }// }//vertion1// for(auto& c :channels)// {//     c.Close();// }// //回收子进程,为啥写两个循环// for(auto &c:channels)// {//     int n =waitpid(c.Id() ,nullptr ,0);//     if(n > 0)//     {//         std::cout<<"wait child:"<< n <<"sucess  "<<std::endl;//     }// }
}private:std::vector<channel> channels;int num ;work_t work;
};

Task.hpp

#pragma once#include<iostream>
#include<unordered_map>
#include<functional>
#include<ctime>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
using work_t =std::function<void()>;void Download()
{std::cout<<"我是Download任务 "<<"我的pid是"<<getpid()<<std::endl;
}
void Print()
{std::cout<<"我是Print任务 "<<"我的pid是"<<getpid()<<std::endl;
}
void Log ()
{std::cout<<"我是Log日志任务 "<<"我的pid是"<<getpid()<<std::endl;
}
void Sql()
{std::cout<<"我是Sql数据库同步任务 "<<"我的pid是"<<getpid()<<std::endl;
}static int  num =0;//总任务个数
class TaskManager
{
public:TaskManager(){srand(time(nullptr));InsertTask(Download);InsertTask(Print);InsertTask(Log);InsertTask(Sql);}void InsertTask(work_t t){_tasks[num++] =t;}//选择任务int SelectTask(){return rand()% num;}void Excute(int number){//没有这个任务if(_tasks.find(number) == _tasks.end()) return;//有这个任务 ,执行_tasks[number]();}~TaskManager(){}private:std::unordered_map<int ,work_t> _tasks;
};TaskManager TM;//Task属于父子共享区//子进程的回调方法
void Worker()
{//read ->stdinwhile(true){int cmd =0;int n =::read( 0, &cmd ,sizeof(cmd));//读和写都是以一个int的大小if( n== sizeof(cmd))//执行任务{TM.Excute(cmd);}else if(n == 0)//读端已经读到0啦代表写端已经关闭 ,关闭子进程{std::cout<<"pid:"<<getpid()<<"quit..."<<std::endl;break;}else{}}
}

main.cc

#include"ProcessPool.hpp"
#include"Task.hpp"void Usage(std::string process)
{std::cout<<"Uasge:"<< process <<"process-num"<<std::endl;
}//我们自己是master
int main(int argc ,char* argv[])
{if(argc!=2){Usage(argv[0]);return UsageError;}int num  =std::stoi(argv[1]);ProcessPool * pp = new ProcessPool(num ,Worker); //1.创建&&初始化进程池pp->InitProcessPool();//2.派发任务pp->DispathTask();//3.退出进程池 ,只需要关闭所有管道的写端即可pp->CleanProcesspool();//1.创建&&初始化进程池//InitProcessPool(channels , num ,Worker);//DebugProcesspool(channels);//2.派发任务//DispathTask(channels);//3.退出进程池 ,只需要关闭所有管道的写端即可//CleanProcesspool(channels);delete(pp);return 0;
}

makefile

BIN=processpool
CC=g++
FLAGS=-c -Wall -std=c++11
LDFLAGS= -o
#SRC=$(shell ls *.cc)
SRC=$(wildcard *.cc)
OBJ=$(SRC:.cc=.o)$(BIN):$(OBJ)$(CC) $(LDFLAGS) $@ $^
%.o:%.cc$(CC) $(FLAGS)  $<.PHONY:clean
clean:rm -f $(BIN) $(OBJ).PHONY:test
test:@echo $(SRC)@echo $(OBJ)

进程通信（进程池的模拟实现） read write函数复习 Linux ─── 第23课

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编程日记 2025/7/18 21:41:03

【408--复习笔记】数据结构

【408--复习笔记】数据结构 1.绪论数据结构基本概念• 请简述数据结构的定义。• 数据结构中数据、数据元素、数据项、数据对象的区别是什么？ 算法相关• 什么是算法？算法的五个重要特性是什么？• 如何理解算法的时间复杂度和空间复杂度&…...

编程日记 2025/7/15 11:13:07

使用 Vite 提升前端开发体验：入门与配置指南

在现代前端开发中，构建工具的选择对开发效率和项目性能有着至关重要的影响。Vite 是一个新兴的前端构建工具，由 Vue.js 的作者尤雨溪开发，旨在通过利用现代浏览器的原生 ES 模块特性，提供更快的开发服务器启动速度和更高效的热更新…...

编程日记 2025/7/16 19:53:59

WPS JS宏编程教程（从基础到进阶）--第二部分：WPS对象模型与核心操作

第二部分：WPS对象模型与核心操作 WPS对象的属性、方法、集合工作簿对象常用表达方式工作表对象常用表达方式单元格对象常用表达方式单元格操作实战单元格复制与重定位单元格偏移与尺寸调整颜色设置专题索引颜色与RGB颜色按条件动态设置单元格颜色第二部分&…...

编程日记 2025/7/15 7:01:07

瑞数信息《BOTS自动化威胁报告》正式发布

在数字化时代，BOTS自动化攻击如同一场无声的风暴，正以前所未有的态势席卷全球网络空间。为了让各行业更好地应对自动化威胁挑战，瑞数信息作为BOTS自动化攻击防护领域的专业厂商，多年来持续输出BOTS自动化威胁报告，为各…...

编程日记 2025/7/1 5:09:59

【NUUO 摄像头】(弱口令登录漏洞)

漏洞简介：NUUO 是NUUO公司的一款小型网络硬盘录像机设备。 NUUO NVRMini2 3.0.8及之前版本中存在后门调试文件。远程攻击者可通过向后门文件handle_site_config.php发送特定的请求利用该漏洞执行任意命令。 1.Fofa搜索语句： 在Fofa网站，搜索&…...

编程日记 2025/7/20 11:27:33

Android系统的安全问题 - Linux的能力模型（Capability）和 SELinux 的区别

Linux 的能力模型（Capabilities）和 SELinux 是两种不同的安全机制，虽然它们都用于增强 Linux 系统的安全性，但它们的实现方式和目标有所不同。 1. Linux Capabilities（能力模型） 作用：传统的 …...

编程日记 2025/7/16 19:03:51

进程池(process pool)

第一步: 创建并初始化processpool

第二步:主进程对子进程派发任务

补充:

第三步: 子进程执行完退出进程池

回收子进程

进程池的实现

Channel.hpp

ProcessPool.hpp

Task.hpp

main.cc

makefile

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