Day 6.有名信号量（信号灯）、网络的相关概念和发端

news2024/9/29 15:21:33

有名信号量

1.创建：

semget

 int semget(key_t key, int nsems, int semflg);

功能：创建一组信号量

参数：key：IPC对像的名字

           nsems：信号量的数量

            semflg：IPC_CREAT

返回值：成功返回信号量ID
              失败返回-1

2.销毁

semctl

 int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);

功能：向信号灯发送命令

参数：semid：信号等的ID

           semnum：具体操作信灯的编号

           cmd： IPC_RMID    删除信号灯
                      SETVAL      设置信号量的值

返回值：成功返回0；失败返回-1；

初始化：

union semun {
            int              val;    /* Value for SETVAL */
            struct semid_ds *buf;    /* Buffer for IPC_STAT, IPC_SET */
            unsigned short  *array;  /* Array for GETALL, SETALL */
            struct seminfo  *__buf;  /* Buffer for IPC_INFO
                                        (Linux-specific) */
        };

3.申请信号量

4.释放信号量

semop

int semop(int semid, struct sembuf *sops, size_t nsops);

功能：对信号量完成操作

参数：semid：信号灯的ID

           sops：信号量操作的数组的首地址

           nsops：数组元素的个数

返回值：成功返回0；失败返回-1；

unsigned short sem_num;  /* semaphore number */        操作信号量的下标
         short          sem_op;   /* semaphore operation */     具体对信号量的操作（申请:-1  释放:+1）
         short          sem_flg;  /* operation flags */         SEM_UNDO

write.c

#include "head.h"

int main(void)
{
	key_t key;
	int shmid = 0;
	char *p = NULL;
	int semid = 0;
	int val[2] = {0, 1};

	key = ftok(".", 'a');   //生成一个key值
	if (key == -1)
	{
		perror("fail to ftok");
		return -1;
	}

	semid = semget(key, 2, IPC_CREAT | 0664);  //通过key值创建一组信号量
	if (semid == -1)
	{
		perror("fail to semget");
		return -1;
	}

	init_sem(semid, val, 2);    //封装函数，对两组信号量初始化

	shmid = shmget(key, 4096, IPC_CREAT | 0664);    //根据这个key值创建一个共享内存空间
	if (shmid == -1)
	{
		perror("fail to shmget");
		return -1;
	}

	p = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);        //将地址ｐ用射到共享内存空间中
	if (p == NULL)
	{
		perror("fail to shmat");
		return -1;
	}

	while(1)
	{
		sem_p(semid, 1);     //封装函数，释放写信号量
		gets(p);      //像这个内存空间中写入数据
		sem_v(semid, 0);     //封装函数，申请读信号量
		if (!strcmp(p,".quit"))
		{
			break;
		}
	}

	shmdt(p);   //解除映射

	shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);   //删除共享内存空间

	return 0;
}

read.c

#include "head.h"

int main(void)
{
	key_t key;
	int shmid = 0;
	char *p = NULL;
	int semid = 0;
	int val[2] = {0, 1};

	key = ftok(".", 'a');   //创建一个key值
	if (key == -1)
	{
		perror("fail to ftok");
		return -1;
	}

	semid = semget(key, 2, IPC_CREAT | 0664);  //通过key值创建一组信号量
	if (semid == -1)
	{
		perror("fail to semget");
		return -1;
	}

	init_sem(semid, val, 2);    //封装函数，对两组信号量初始化

	shmid = shmget(key, 4096, IPC_CREAT | 0664);    //根据这个key值创建一个共享内存空间
	if (shmid == -1)
	{
		perror("fail to shmget");
		return -1;
	}

	p = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);    //将地址ｐ映射到共享内存空间中
	if (p == NULL)
	{
		perror("fail to shmat");
		return -1;
	}

	while(1)
	{
		sem_p(semid, 0);   //封装函数，申请以个读信号量	
		printf("p = %s\n",p);   //打印内存空间中的数据
		if (!strcmp(p,".quit"))      
		{
			break;
		}
		sem_v(semid, 1);    //封装函数，释放一个写信号量
	}

	shmdt(p);   //解除映射

	shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);         //删除共享内存空间

	return 0;
}

sem.c

#include "head.h"

#if 0
union semun
{
	int val;
	struct semid_ds *buf;
	unsigned short *array;
	struct seminfo *__buf;
};
#endif    //这个共用体应放在头文件中

/*对信号等的灯的信号量进行初始化*/
int init_sem(int semid, int *parray, int len)
{
	union semun myun;
	int i = 0;
	int ret = 0;

	for (i = 0; i < len; ++i)
	{
		myun.val = parray[i];
		ret = semctl(semid, i, SETVAL, myun);
		if (ret == -1)
		{
			perror("fail to semctl");
			return -1;
		}
	}

	return 0;
}

/*申请信号灯的信号量*/
int sem_p(int semid, int num)
{
	int ret = 0;
	struct sembuf mybuf;

	mybuf.sem_num = num;
	mybuf.sem_op = -1;
	mybuf.sem_flg = SEM_UNDO;

	ret = semop(semid, &mybuf, 1);
	if (ret == -1)
	{
		perror("fail to semop");
		return-1;
	}

	return 0;
}

/*释放信号灯的信号量*/
int sem_v(int semid, int num)
{
	int ret = 0;
	struct sembuf mybuf;

	mybuf.sem_num = num;
	mybuf.sem_op = +1;
	mybuf.sem_flg = SEM_UNDO;

	ret = semop(semid, &mybuf, 1);
	if (ret == -1)
	{
		perror("fail to semop");
		return-1;
	}

	return 0;
}

网络

网络：

数据传输、数据共享

1.网络协议模型：

OSI协议模型（分层模型、下一层为上一层提供服务）

应用层：实际发送的数据

表示层：发送的数据是否要加密

会话层：是否建立会话链接

传输层：数据传输的方式（数据报、流式）

网路层：数据的路由（如何从一个局域网到达另一个局域网）  依赖于IP地址

数据链路层：局域网下如何通信

物理层：物理介质的链接

TCP/IP协议模型

应用层：决定传输的数据

传输层：决定传输的法方式

网路层：数据如何从一台主机到达另一台主机

网络接口层：物理介质的链接

应用层：

HTTP        超文本传输协议

HTTPS        加密的超文本传输

FTP        文本传输协议

TFTP        简单文本传输协议

SMTP        邮件传输协议

MQTT

TELNET        

传输层：
UDP        用户数据报协议

特点：

1、实现机制简单

2、资源开销小

3、不安全不可靠

TCP        传输控制协议

特点：

1、实现机制复杂（三次挥手）

2、资源开销大

3、安全可靠（四次挥手）

网络层：
IPV4

IP地址：唯一标识网络中一台主机的标号

IP地址：网络位 + 主机位

子网掩码：用来标识IP地址的网络位和主机位

                子网掩码是1的部分表示IP地址的网络位

                子网掩码是0的部分表示IP地址的主机位

网段号：网络位不变,主机位全为0,表示网段号

广播地址：网络位不变,主机位全为1,表示广播地址

IP地址的类型：
A类

1.0.0.0-126.255.255.255

子网掩码：255.0.0.0

管理超大规模网络

私有IP地址：10.0.0.0 - 10.255.255.255 

B类

128.0.0.0-191.255.255.255

子网掩码：255.255.0.0

管理大中性规模网络

私有IP地址：172.16.0.0 - 172.31.255.255

C类

192.0.0.0-223.255.255.255

子网掩码：255.255.255.0

管理中小型规模网络

私有IP地址：192.168.0.0 - 192.168.255.255

D类

224.0.0.0-239.0.0.0

用于组播

E类

240.0.0.0-255.255.255.255

用于实验

2.UDP编程：

socket套接字编程：

1、发端：

1）socket

 int socket(int domain, int type, int protocol);

功能：创建一个用来通信的文件描述符

参数：domain：使用的协议族        AF_INET（IPV4协议族）

           type：套接字类型

                SOCK_STREAM:流式套接字
                SOCK_DGRAM:数据报套接字
                SOCK_RAW:原始套接字

             protocol:协议
                           默认为0

返回值：成功返回文件描述符；失败返回-1；

2）sendto

 ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
                      const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

功能：利用套接字向指定地址发送数据信息

参数：sockfd：套接字的文件描述符

buf：发送数据空间的首地址

len：发送数据的长度

flags：属性默认位0

dest_addr：目的地址信息存放的空间首地址

addrlen：目的地址的长度

返回值：成功返回实际发送的字节数；失败返回-1；

struct sockaddr_in {
            sa_family_t    sin_family; /* address family: AF_INET */
            in_port_t      sin_port;   /* port in network byte order */
            struct in_addr sin_addr;   /* internet address */
        };

        /* Internet address. */
        struct in_addr {
            uint32_t       s_addr;     /* address in network byte order */
        };

3）inet_addr

in_addr_t inet_addr(const char *cp);

功能：将字符串IP地址类型转换成

4）htons

uint16_t htons(uint16_t hostshort);

功能：将本地字节序转换成网络的大端字节序

#include "head.h"

int main(void)
{
	int sockfd = 0;
	struct sockaddr_in recvaddr;
	ssize_t nsize = 0;
	char tmpbuff[1024] = {0};

	fgets(tmpbuff, sizeof(tmpbuff), stdin);
	/* 创建用来通信的ＵＤＰ套接字 */
	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);  //使用ＩＰＶ４协议族　和数据报套接字
	if (-1 == sockfd)
	{
		perror("fail to socket");
		return -1;
	}
	/* 对方接收方地址赋值 */
	recvaddr.sin_family = AF_INET;  //
	recvaddr.sin_port = htons(50000);  //
	recvaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.149.1");  //
	/* 发送信息 */
	nsize = sendto(sockfd, tmpbuff, strlen(tmpbuff), 0, (struct sockaddr *)&recvaddr, sizeof(recvaddr));  //
	if (-1 == nsize)
	{
		perror("fail to sendto");
		return -1;
	}

	printf("成功发送%ld字节!\n",nsize);

	close(sockfd);

	return 0;
}

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