【Linux的高级应用编程】进程间的通信机制

进程间的通信机制

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进程间通信就是在不同进程之间传播或交换信息，那么不同进程之间存在着什么双方都可以访问的介质呢？进程的用户空间是互相独立的，一般而言是不能互相访问的，唯一的例外是共享内存区。但是，系统空间却是“公共场所”，所以内核显然可以提供这样的条件。除此以外，那就是双方都可以访问的外设了。在这个意义上，两个进程当然也可以通过磁盘上的普通文件交换信息，或其它数据库中的某些表项和记录交换信息。广义上这也是进程间通信的手段，但是一般都不把这算作“进程间通信”。因为那些通信手段的效率太低了，而人们对进程间通信的要求是要有一定的实时性。

Linux间进程的通信机制来源颇多，其中，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。

1、管道pipe：管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，允许一个进程和另一个与它有共同祖先的进程之间进行通信。适用于生产者消费者模型，是一种单向的数据流，一个进程写入数据另外一个进程读取数据。管道基于文件系统，对管道的读写采用read及write系统调用。在最后一个访问管道的进程终止后，管道就被完全删。Pipe的不足之处在于无法打开已经存在的pipe，这样不便于任意两个进程实现共享，除非此管道由共同的祖先创建。

2、FIFO命名管道：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。命名管道存在于目录树中，在文件系统中有对应的文件名。命名管道通过命令mkfifo或系统调用mkfifo来创建。

3、信号：信号是比较复杂的通信方式，用于通知接收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；除了支持Unix早期信号语义函数signal外，还支持语义符合Posix.1标准的信号函数sigaction。

4、System V IPC：

IPC资源可以由任何进程共享，当需要访问资源时动态建立IPC数据结构，并作为一个IPC标识，进程间通过此标识访问共享资源。不足是关键字KEY_T使用了内核标识，占用了内核资源，而且只能被显式删除

信号灯Semaphores：用于各个进程间的互斥，比内核信号量更为复杂，其为一个或者多个信号量的集合而非象内核一样只有一个值，另外其具备失效安全机制，防止进程异常死亡时无法释放信号量。操作顺序为：semget、semop、semop、semctl。

消息messages：一个进程将消息发往消息队列中，另外一个进程从中读取，读取之后内核将销毁此消息，因此一个消息只可能被一个进程接收。消息由一个公用头和可变长度的数据组成。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

共享内存shared memory：多个进程可以将资源放在共享内存中进行共享，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。

5、Socket套接字：允许同一个甚至是不同主机上的进程进行通信，如X windows即是利用socket进行通信。

参考文献：

UNIX环境高级编程，作者：W.Richard Stevens，译者：尤晋元等，机械工业出版社

linux内核源代码情景分析（上、下），毛德操、胡希明著，浙江大学出版社

UNIX网络编程第二卷：进程间通信，作者：W.Richard Stevens，译者：杨继张，清华大学出版社。

深入理解Linux内核 第19章进程通信

深刻理解Linux进程间通信（IPC）

http://blog.chinaunix.net/u/786/showart.php?id=16443

Linux系统下进程间通信主要几种手段