• 23、【Linux系统编程】进程间通信的几种方式


    一、进程间通信概述

    1、进程间通信的目的

    传输数据
      一个进程须要将它的数据发送给还有一个进程。发送的数据量在一个字节到几M字节之间

    共享数据
      多个进程想要操作共享数据,一个进程对共享数据

    通知事件
      一个进程须要向还有一个或一组进程发送消息。通知它(它们)发生了某种事件(如进程终止时要通知父进程)。

    资源共享
      多个进程之间共享相同的资源。为了作到这一点,须要内核提供锁和同步机制。

    进程控制
      有些进程希望全然控制还有一个进程的执行(如Debug进程),此时控制进程希望能够拦截还有一个进程的全部陷入和异常,并能够及时知道它的状态改变。

    2、Linux 进程间通信(IPC)的发展

      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公布中心)在进程间通信方面的側重点有所不同。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

    • 早期UNIX进程间通信

    • 基于System V进程间通信

    • 基于Socket进程间通信

    • POSIX进程间通信。

    UNIX进程间通信方式包含:管道、FIFO、信号。

    System V进程间通信方式包含:System V消息队列、System V信号灯、System V共享内存

    POSIX进程间通信包含:posix消息队列、posix信号灯、posix共享内存。

    因为Unix版本号的多样性,电子电气project协会(IEEE)开发了一个独立的Unix标准,这个新的ANSI Unix标准被称为计算机环境的可移植性操作系统界面(PSOIX)。
    
    现有大部分Unix和流行版本号都是遵循POSIX标准的。而Linux从一開始就遵循POSIX标准;

    二、linux使用的进程间通信方式

    1. 管道(pipe):流管道(s_pipe)和有名管道(FIFO)

    2. 信号(signal)

    3. 消息队列

    4. 共享内存

    5. 信号量

    6. 套接字(socket)

    1、管道(pipe)

    管道这样的通讯方式有两种限制,一是半双工的通信,数据仅仅能单向流动,二是仅仅能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系一般是指父子进程关系。

    流管道s_pipe: 去除了第一种限制,能够双向传输.

    管道可用于具有亲缘关系进程间的通信

    有名管道(FIFO):name_pipe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。它还同意无亲缘关系进程间的通信;

    2、信号量(semophore)

    信号量是一个计数器,能够用来控制多个进程对共享资源的訪问。

    它常作为一种锁机制。防止某进程正在訪问共享资源时。其它进程也訪问该资源。因此,主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。

    信号是比較复杂的通信方式,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,进程还能够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函数又一次实现了signal函数);

    3、消息队列(message queue)

    消息队列是由消息的链表,存放在内核中并由消息队列标识符标识。

    消息队列克服了信号传递信息少、管道仅仅能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。

    消息队列是消息的链接表。包含Posix消息队列system V消息队列。有足够权限的进程能够向队列中加入消息,被赋予读权限的进程则能够读走队列中的消息。

    4、信号(singal)

    信号是一种比較复杂的通信方式,用于通知接收进程某个事件已经发生。

    主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。

    5、共享内存(shared memory)

    共享内存就是映射一段能被其它进程所訪问的内存。这段共享内存由一个进程创建。但多个进程都能够訪问。共享内存是最快的 IPC 方式,它是针对其它进程间通信方式执行效率低而专门设计的。

    它往往与其它通信机制。如信号量,配合使用。来实现进程间的同步和通信。

    使得多个进程能够訪问同一块内存空间。是最快的可用IPC形式。

    是针对其它通信机制执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相互排斥。

    6、套接字(socket)

    套解口也是一种进程间通信机制,与其它通信机制不同的是。它可用于不同机器间的进程通信

    起初是由Unix系统的BSD分支开发出来的,但如今一般能够移植到其它类Unix系统上:Linux和System V的变种都支持套接字。

    各种通信方式的比較和优缺点

    1. 管道:速度慢。容量有限,仅仅有父子进程能通讯

    2. FIFO:不论什么进程间都能通讯,但速度慢

    3. 消息队列:容量受到系统限制,且要注意第一次读的时候,要考虑上一次没有读完数据的问题

    4. 信号量:不能传递复杂消息,仅仅能用来同步

    5. 共享内存区:能够非常easy控制容量,速度快,但要保持同步,比方一个进程在写的时候。还有一个进程要注意读写的问题,相当于线程中的线程安全。当然。共享内存区相同能够用作线程间通讯,只是没这个必要,线程间本来就已经共享了同一进程内的一块内存

    更多详细内容参见:https://blog.csdn.net/godleading/article/details/78391159#%E4%BF%A1%E5%8F%B7

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