APUE.04a::进程通信(IPC)

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进程间通信(IPC,InterProcess Communication):
Linux 下的进程通信手段基本上是从 Unix 平台上的进程通信手段继承而来的。而对 Unix 发展做出重大贡献的两大主力 AT&T 的贝尔实验室及 BSD(加州大学伯克利分校的伯克利软件发布中心)在进程间通信方面的侧重点有所不同。前者对 Unix 早期的进程间通信手段进行了系统的改进和扩充,形成了“system V IPC”,通信进程局限在单个计算机内;后者则跳过了该限制,形成了基于套接口(socket)的进程间通信机制。Linux 则把两者继承了下来,如图示:


最初 Unix IPC 包括:管道、FIFO、信号;
System V IPC 包括:System V 消息队列、System V 信号灯、System V 共享内存区;
Posix IPC 包括: Posix 消息队列、Posix 信号灯、Posix 共享内存区。

这里主要介绍 POSIX 标准的 IPC:

  • 管道(Pipe)及有名管道(named pipe):管道可用于具有亲缘关系进程间的通信,有名管道克服了管道没有名字的限制,因此,除具有管道所具有的功能外,它还允许无亲缘关系进程间的通信;
  • 报文(Message)队列(消息队列):消息队列是消息的链接表,包括 Posix 消息队列 system V 消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息,被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少,管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
  • 共享内存:使得多个进程可以访问同一块内存空间,是最快的可用 IPC 形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制,如信号量结合使用,来达到进程间的同步及互斥。
  • 信号量(semaphore):主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。
  • 套接字(Socket):更为一般的进程间通信机制,可用于不同机器之间的进程间通信。起初是由 Unix 系统的 BSD 分支开发出来的,但现在一般可以移植到其它类 Unix 系统上:Linux 和 System V 的变种都支持套接字。
  • 信号(Signal):信号是比较复杂的通信方式,用于通知接受进程有某种事件发生,除了用于进程间通信外,进程还可以发送信号给进程本身;linux 除了支持 Unix 早期信号语义函数 sigal 外,还支持语义符合 Posix.1 标准的信号函数 sigaction(实际上,该函数是基于 BSD 的,BSD 为了实现可靠信号机制,又能够统一对外接口,用 sigaction 函数重新实现了 signal 函数);

管道

Linux的进程间通信:管道(转) - 简书

Linux 上的管道分两种类型: 匿名管道、命名管道

  • 匿名管道(PIPE):
    • 最常见的形态就是我们在 shell 操作中最常用的”|”
    • 只能在父子进程中使用
    • 系统调用: int pipe(int pipefd[2])
  • 命名管道(FIFO):
    • 命名管道在底层的实现跟匿名管道完全一致,区别只是命名管道会有一个全局可见的文件名以供别人 open 打开使用
    • 系统调用: int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode)

共享内存