顧名思義,消息隊(duì)列就是一些消息的列表。用戶可以從消息隊(duì)列中添加消息和讀取消息等。從這點(diǎn)上看,消息隊(duì)列具有一定的FIFO特性,但是它可以實(shí)現(xiàn)消息的隨機(jī)查詢,比FIFO具有更大的優(yōu)勢(shì)。同時(shí),這些消息又是存在于內(nèi)核中的,由“隊(duì)列ID”來標(biāo)識(shí)。
通過編寫有名管道多路通信實(shí)驗(yàn),讀者可進(jìn)一步掌握管道的創(chuàng)建、讀寫等操作,同時(shí),也復(fù)習(xí)使用select()函數(shù)實(shí)現(xiàn)管道的通信。
本章詳細(xì)講解了Linux中進(jìn)程間通信的幾種機(jī)制,包括管道通信、信號(hào)通信、消息隊(duì)列、信號(hào)量以及共享內(nèi)存機(jī)制等,并且講解了進(jìn)程間通信的演進(jìn)。
前面已經(jīng)提到,進(jìn)程是系統(tǒng)中程序執(zhí)行和資源分配的基本單位。每個(gè)進(jìn)程都擁有自己的數(shù)據(jù)段、代碼段和堆棧段,這就造成了進(jìn)程在進(jìn)行切換等操作時(shí)都需要有比較復(fù)雜的上下文切換等動(dòng)作。為了進(jìn)一步減少處理機(jī)的空轉(zhuǎn)時(shí)間,支持多處理器以及減少上下文切換開銷,進(jìn)程在演化中出現(xiàn)了另一個(gè)概念——線程。
“生產(chǎn)者消費(fèi)者”問題是一個(gè)著名的同時(shí)性編程問題的集合。通過學(xué)習(xí)經(jīng)典的“生產(chǎn)者消費(fèi)者”問題的實(shí)驗(yàn),讀者可以進(jìn)一步熟悉Linux中的多線程編程,并且掌握用信號(hào)量處理線程間的同步和互斥問題。
讀者一定都聽說過著名的OSI協(xié)議參考模型,它是基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的建議發(fā)展起來的,從上到下共分為7層:應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層及物理層。這個(gè)7層的協(xié)議模型雖然規(guī)定得非常細(xì)致和完善,但在實(shí)際中卻得不到廣泛的應(yīng)用,其重要的原因之一就在于它過于復(fù)雜。
本章首先介紹了線程的基本概念、線程的分類和特性以及線程的發(fā)展歷程。
在Linux中的網(wǎng)絡(luò)編程是通過socket接口來進(jìn)行的。人們常說的socket是一種特殊的I/O接口,它也是一種文件描述符。socket是一種常用的進(jìn)程之間通信機(jī)制,通過它不僅能實(shí)現(xiàn)本地機(jī)器上的進(jìn)程之間的通信,而且通過網(wǎng)絡(luò)能夠在不同機(jī)器上的進(jìn)程之間進(jìn)行通信。
在實(shí)際情況中,人們往往遇到多個(gè)客戶端連接服務(wù)器端的情況。由于之前介紹的如connet()、recv()和send()等都是阻塞性函數(shù),如果資源沒有準(zhǔn)備好,則調(diào)用該函數(shù)的進(jìn)程將進(jìn)入睡眠狀態(tài),這樣就無法處理I/O多路復(fù)用的情況了。本節(jié)給出了兩種解決I/O多路復(fù)用的解決方法,這兩個(gè)函數(shù)都是之前學(xué)過的fcntl()和select()。
通過實(shí)現(xiàn)NTP協(xié)議的練習(xí),進(jìn)一步掌握Linux網(wǎng)絡(luò)編程,并且提高協(xié)議的分析與實(shí)現(xiàn)能力,為參與完成綜合性項(xiàng)目打下良好的基礎(chǔ)。
本章首先概括地講解了OSI分層結(jié)構(gòu)以及TCP/IP協(xié)議各層的主要功能,介紹了常見的TCP/IP協(xié)議族,并且重點(diǎn)講解了網(wǎng)絡(luò)編程中需要用到的TCP和UDP協(xié)議,為嵌入式Linux的網(wǎng)絡(luò)編程打下良好的基礎(chǔ)。
操作系統(tǒng)是通過各種驅(qū)動(dòng)程序來駕馭硬件設(shè)備的,它為用戶屏蔽了各種各樣的設(shè)備,驅(qū)動(dòng)硬件是操作系統(tǒng)最基本的功能,并且提供統(tǒng)一的操作方式。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是內(nèi)核的一部分,硬件驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)最基本的組成部分,在Linux內(nèi)核源程序中也占有60%以上。因此,熟悉驅(qū)動(dòng)的編寫是很重要的。
設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以使用模塊的方式動(dòng)態(tài)加載到內(nèi)核中去。加載模塊的方式與以往的應(yīng)用程序開發(fā)有很大的不同。以往在開發(fā)應(yīng)用程序時(shí)都有一個(gè)main()函數(shù)作為程序的入口點(diǎn),而在驅(qū)動(dòng)開發(fā)時(shí)卻沒有main()函數(shù),模塊在調(diào)用insmod命令時(shí)被加載,此時(shí)的入口點(diǎn)是init_module()函數(shù),通常在該函數(shù)中完成設(shè)備的注冊(cè)。
Qt/Embedded以原始Qt為基礎(chǔ),并做了許多出色的調(diào)整以適用于嵌入式環(huán)境。Qt/Embedded通過Qt API與Linux I/O設(shè)施直接交互,成為嵌入式Linux端口。同Qt/X11相比,Qt/Embedded很省內(nèi)存,因?yàn)樗恍枰粋€(gè)X服務(wù)器或是Xlib庫(kù),它在底層拋棄了X lib,采用framebuffer)作為底層圖形接口
FS2410開發(fā)板的S3C2410處理器具有117個(gè)多功能通用I/O(GPIO)端口管腳,包括GPIO 8個(gè)端口組,分別為GPA(23個(gè)輸出端口)、GPB(11個(gè)輸入/輸出端口)、GPC(16個(gè)輸入/輸出端口)、GPD(16個(gè)輸入/輸出端口)、GPE(16個(gè)輸入/輸出端口)、GPF(8個(gè)輸入/輸出端口)、GPH(11個(gè)輸入/輸出端口)。
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