IPC-进程间通信概述-UNIX IPC

分类

• Linux环境下，进程地址空间相互独立，每个进程各自有不同的用户地址空间。任何一个进程的全局变量在另一个进程中都看不到，所以进程和进程之间不能相互访问，要交换数据必须通过内核，在内核中开辟一块缓冲区，进程1把数据从用户空间拷到内核缓冲区，进程2再从内核缓冲区把数据读走，内核提供的这种机制称为进程间通信（IPC，InterProcessCommunication）。

• 本地的进程间通信（IPC）有很多种方式，但可以总结为下面4类：

  • 消息传递（管道、FIFO、消息队列）
  • 同步（互斥量、条件变量、读写锁、文件和写记录锁、信号量）
  • 共享内存（匿名的和具名的）

进程间通信的目的

1）数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程，发送的数据量在一个字节到几兆字节之间。
2）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的修改，别的进程应该立刻看到。
3）通知事件：一个进程需要向另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）。
4）资源共享：多个进程之间共享同样的资源。为了作到这一点，需要内核提供锁和同步机制。
5）进程控制：有些进程希望完全控制另一个进程的执行（如Debug进程），此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有陷入和异常，并能够及时知道它的状态改变。

UNIX IPC

信号

• 信号是一种异步通信机制，进程不需要执行任何操作来等待信号的到达。信号异步通知接收信号的进程发生了某个事件，然后操作系统将会中断接收到信号的进程的执行，转而去执行相应的信号处理程序。
• 可分为可靠信号与不可靠信号, 实时信号与非实时信号。
  • 不可靠信号：信号值小于SIGRTMIN(SIGRTMIN=32，SIGRTMAX=63)的信号都沿用了Unix的实现方式，因为会丢失，所以称为不可靠信号。不可靠信号的处理机制类似于中断，同一个信号同时发生多次时，会合并为一个信号，其它都会丢失。不可靠信号都是有预定值的，每个信号都有确定的用途及含义，并且每个信号都有各自缺省的动作。
  • 可靠信号：Linux还支持改进后的可靠信号，新增的32种新的信号, 这些信号都是可靠信号, 表现在信号支持排队, 不会丢失, 发多少次, 就可以收到多少次. 信号值位于 [SIGRTMIN, SIGRTMAX] 区间的都是可靠信号

管道

• 管道通信方式的中间介质是文件，通常称这种文件为管道文件。
• 两个进程利用管道文件进行通信时，一个进程为写进程，另一个进程为读进程。写进程通过写端（发送端）往管道文件中写入信息；读进程通过读端（接收端）从管道文件中读取信息。两个进程协调不断地进行写、读，便会构成双方通过管道传递信息的流水线。
• 常分为匿名管道和命名管道。匿名管道是本地进程间通信的方式，命名管道是不同主机间的通信方式。
  • 无名管道是一种半双工的通信方式,数据只能单向流动,而且只能在具有父子关系的进程间使用.进程的亲缘关系一般指的是父子关系。无名管道一般用于两个不同进程之间的通信。当一个进程创建了一个管道,并调用fork创建自己的一个子进程后,父进程关闭读管道端,子进程关闭写管道端,这样提供了两个进程之间数据流动的一种方式。单独构成一种独立的文件系统：管道对于管道两端的进程而言，就是一个文件，但它不是普通的文件，它不属于某种文件系统，而是自立门户，单独构成一种文件系统，并且只存在与内存中。
  • 有名管道也是一种半双工的通信方式,但是它允许无亲缘关系进程间的通信。FIFO又叫命名管道，特点是不相关的进程也能够进行数据交换。FIFO提供一个路径名与之关联，以FIFO的文件形式存在于文件系统中。这样，即使与FIFO的创建进程没有父子关系的进程，只要可以访问该路径，就能够彼此通过FIFO相互通信。