进程间通信方式

亦凉 2023-09-28 18:32 10阅读 0赞

## 进程间通信（IPC）： ##

进程间通信的方式有很多，这里主要讲到进程间通信的六种方式，分别为：管道、FIFO、消息队列、共享内存、信号、信号量。

## 一、管道 ##

管道的特点：

> 1.  是一种半双工的通信方式；
> 2.  只能在具有亲缘关系的进程间使用.进程的亲缘关系一般指的是父子关系；
> 3.  它可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read、write等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。

## 二、消息队列 ##

消息队列，是消息的链接表，存放在内核之中。一个消息队列由一个标识符（即队列ID）来标识。  
用户进程可以向消息队列添加消息，也可以向消息队列读取消息。

消息队列的特点：

> 1.  消息队列是面向记录的，其中的消息具有特定的格式以及特定的优先级；
> 2.  消息队列是独立于发送和接收进程的，进程终止时，消息队列及其内容并不会被删除；
> 3.  消息队列可以实现消息的随机查询，消息不一定要以先进先出的次序读取，也可以按消息的类型读取。

## 三、共享内存 ##

共享内存，指两个或多个进程共享一个给定的存储区。  
ipcs -m 查看系统下已有的共享内存；ipcrm -m shmid可以用来删除共享内存。  
共享内存的特点：

> 1.  共享内存是最快的一种 IPC，因为进程是直接对内存进行存取。
> 2.  因为多个进程可以同时操作，所以需要进行同步。
> 3.  信号量 + 共享内存通常结合在一起使用，信号量用来同步对共享内存的访问。

## 四、信号 ##

对于 Linux来说，实际信号是软中断，许多重要的程序都需要处理信号。终端用户输入了 ctrl+c 来中断程序，会通过信号机制停止一个程序。

信号的相关概述：

1、信号的名字和编号：  
每个信号都有一个名字和编号，这些名字都以“SIG”开头。我们可以通过kill -l来查看信号的名字以及序号。  
`不存在0信号，kill对于0信号有特殊的应用。`

2、信号的处理：

信号的处理有三种方法，分别是：忽略、捕捉和默认动作。

*  忽略信号，大多数信号可以使用这个方式来处理，但是有两种信号不能被忽略（分别是 SIGKILL和SIGSTOP）；
 *  捕捉信号，需要告诉内核，用户希望如何处理某一种信号，说白了就是写一个信号处理函数，然后将这个函数告诉内核。当该信号产生时，由内核来调用用户自定义的函数，以此来实现某种信号的处理。
 *  系统默认动作，对于每个信号来说，系统都对应由默认的处理动作，当发生了该信号，系统会自动执行。具体的信号默认动作可以使用man 7 signal来查看系统的具体定义。

`注意：信号发送字符串，只有在父子进程或者是共享内存下才可发送。`

## 五、信号量 ##

信号量与已经介绍过的 IPC 结构不同，它是一个计数器。信号量用于实现进程间的互斥与同步，而不是用于存储进程间通信数据。

信号量的特点：

> 1.  信号量用于进程间同步，若要在进程间传递数据需要结合共享内存。
> 2.  信号量基于操作系统的 PV 操作，程序对信号量的操作都是原子操作。
> 3.  每次对信号量的 PV 操作不仅限于对信号量值加 1 或减 1，而且可以加减任意正整数。
> 4.  支持信号量组

## 六、Socket ##

前面提到的管道、消息队列、共享内存、信号量和信号都是在同一台主机上进行进程间通信，那要想跨网络与不同主机上的进程之间通信，就需要Socket通信了。

实际上，Socket通信不仅可以跨网络与不同主机的进程间通信，还可以在同主机上进程间通信。

## 七、进程间通信方式总结： ##

1.  管道：速度慢，容量有限，只有父子进程能通讯；
2.  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；
3.  共享内存：能够很容易控制容量，速度快，但要保持同步，比如一个进程在写的时候，另一个进程要注意读写的问题；
4.  信号：有入门版和高级版两种，区别在于入门版注重动作，高级版可以传递消息。只有在父子进程或者是共享内存中，才可以发送字符串消息；
5.  信号量：不能传递复杂消息，只能用来同步。用于实现进程间的互斥与同步，而不是用于存储进程间通信数据。
6.  Socket通信不仅可以跨网络与不同主机的进程间通信，还可以在同主机上进程间通信。