linux进程间通信的方式

在Linux系统中，进程间通信（Inter-Process Communication,IPC)是多个进程之间共享数据或交换信息的方式。由于Linux中的进程具有独立的地址空间，直接共享内存是不可能得，因此需要使用特定的机制来实现进程间通信。

1.管道（Pipe）

匿名管道

特性：单向通信，通常用于具有亲缘关系的进程(父子进程)。

实现：通过pipe()系统调用创建。

工作原理：

管道有两个文件描述符：一个用于写入数据，另一个用于读取数据。
数据以先进先出FIFO的方式流动

优点：简单易用，适合单向通信。

缺点：仅限父子进程使用，无法用于非亲缘关系的进程。

命名管道（FIFO）

特性：支持双向通信，且可用于非亲缘关系的进程。

实现：通过mkfifo()创建。

优点：文件系统重存在特殊文件，可用于多个进程。

缺点：需要显式管理FIFO文件。

2.信号（Signal）

特性：用于通知进程发生异步事件。

常见信号：

　　SIGINT:中断。

　　SIGKILL：终止进程。

　　SIGUSR1 SIGUSR2

优点：简单，适合轻量级通知。

缺点：仅传递信号编号，无法携带数据。

3.共享内存（Shared Memory）

特性：最快的IPC方式，允许多个进程共享一块内存区域。

实现：

使用shmget()创建共享内存。
使用shmat()和shmdt()连接和分离共享内存。

优点：高效，适合需要大量数据交换的场景。

确定：需要同步机制（如信号量）防止数据竞争。

4.消息队列（Message Queue）

特性：允许多个进程以消息为单位进行通信，消息带有优先级。

实现：

使用msgget()创建消息队列。
使用msgsnd()和msgrcv()发送和接收消息。

优点：支持异步通信和消息优先级。

缺点：性能较低，可能导致队列阻塞。

5.信号量（Semaphore）

特性：用于实现进程间同步，防止资源竞争。

实现：

使用semget()创建信号量。
使用semop()进行操作（P/V操作）。

优点：适合资源管理和同步。

缺点：仅用于同步，不直接传递数据。

6.套接字（Socket）

特性：支持同一主机或不同主机之间的通信，适合网络通信。

类型：

unix套接字：本地通信。
TCP/UDP套接字：网络通信。

优点：功能强大，支持复杂通信。

缺点：实现相对复杂。

7.文件（File）

特性：通过读写文件实现通信。

优点：简单，可持久化。

缺点：性能低，需要手动管理文件锁。

通信方式	描述	优点	缺点
无名管道	具有亲缘关系的进程间通信，用于简单数据流传输	简单易用，适合父子进程	只能单向通信，数据量限制，不能在无亲缘关系进程间使用
命名管道FIFO	任意进程间通信，文件系统存储	支持任意进程间通信，使用文件系统	接口原始，需要文件系统支持
消息队列	在系统中维护消息链表，支持优先级排序	支持消息优先级，灵活	消息大小和数量受限，系统开销大
共享内存	多进程共享内存区域，适合大数据量传输	速度快，直接读取数据	需处理并发访问问题，需外部同步机制
信号量	用于进程同步控制，不用于数据交换	解决并发访问问题，资源同步机制	使用复杂，编程复杂度高
信号	通知进程发生异步事件	适用于进程控制，系统支持，性能开销小	信息量有限，处理复杂
套接字	支持网络通信，适用于不同计算机或本地进程间通信	功能强大，支持复杂通信，全双工	编程复杂程度高，受网络影响
内存映射文件	文件内容映射到虚拟地址空间，进程间通信或文件I/O	速度快，可处理大文件	实现和管理复杂，同步问题