IPC

男娘i 2024-04-18 09:23 72阅读 0赞

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**Inter-process communication，进程间通信，缩写 IPC**

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各进程运行时相互之间有时需要资源共享，通知事件，进程控制、以及数据传输等，可用IPC方式实现。

*  数据传输：一个进程想要将它的数据发送给另一个进程。
 *  共享数据：多个进程想要同时操作一组数据，一个进程对数据的修改，别的进程可以立刻看到。
 *  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）。
 *  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。
 *  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。

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**linux常用的进程间的通讯方式**

1、管道 ( pipe )

管道可用于具有亲缘关系的进程间的通信，是一种半双工的方式，数据只能单向流动，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。

~]# netstat -tulnp | grep 8080

2、命名管道 ( named pipe )

命名管道克服了管道没有名字的限制，同时除了具有管道的功能外（也是半双工），它还允许无亲缘关系进程间的通信。命名管道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。

[root@syztoo ~]# mkfifo named_pipe
    [root@syztoo ~]# echo "this is a named pipe" > named_pipe
    
    
    # 使用 mkfifo 创建一个命名管道。然后使用 echo 命令往管道写入数据，并等待别的进程取出数据，在数据未取出之前，进程会一直挂起。

[root@syztoo ~]# cat < named_pipe
    this is a named pipe
    # 在另一 ssh 终端使用新进程 cat 命令从命名管道中取数据，取出数据后，echo 进程结束。

从上面的例子可以看出，管道的通知机制类似于缓存，就像一个进程把数据放在某个缓存区域，然后等着另外一个进程去拿，并且是管道是单向传输的。

显然，这种通信方式效率低下，a 进程给 b 进程传输数据，只能等待 b 进程取了数据之后 a 进程才能返回。

所以管道不适合频繁通信的进程。当然，他也有它的优点，例如比较简单，能够保证我们的数据已经真的被其他进程拿走了。我们平时用 Linux 的时候，也算是经常用。

3、信号（signal）

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了，除了进程间通信外，进程还可以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 函数重新实现了 signal 函数）。

4、消息队列

消息队列是消息的链接表，包括 Posix 消息队列 system V 消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。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点

5、共享内存

使得多个进程可以访问同一块内存空间，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。

共享内存这个通信方式就可以很好的解决拷贝所消耗的时间。

这个可能有一点点疑惑。每个进程不是有自己的独立内存吗？两个进程怎么就可以共享一块内存了？

我们都知道，系统加载一个进程的时候，分配给进程的内存并不是实际物理内存，而是虚拟内存空间。那么我们可以让两个进程各自拿出一块虚拟地址空间来，然后映射到相同的物理内存中，这样，两个进程虽然有着独立的虚拟内存空间，但有一部分却是映射到相同的物理内存，这就完成了内存共享机制了。

6、内存映射

内存映射允许任何多个进程间通信，每一个使用该机制的进程通过把一个共享的文件映射到自己的进程地址空间来实现它。

7、信号量（semaphore）

主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。

共享内存最大的问题就是多进程竞争内存的问题，就像类似于我们平时说的线程安全问题，而信号量就可以解决这个问题。

信号量的本质就是一个计数器，用来实现进程之间的互斥与同步。例如信号量的初始值是 1，然后 A 进程来访问内存 m 的时候，我们就把信号量的值设为 0，然后进程 B 也要来访问内存 m 的时候，看到信号量的值为 0 就知道已经有进程在访问内存 m 了，这个时候进程 B 就会访问不了内存 m 。所以说，信号量也是进程之间的一种通信方式。

8、套接字（Socket）

可用于不同机器之间的进程间通信。例如我们平时通过浏览器发起一个 http 请求，然后服务器给你返回对应的数据，这种就是采用 Socket 的通信方式了。

Socket 起初是由 Unix 系统的 BSD 分支开发出来的，但现在一般可以移植到其它类 Unix 系统上，Linux 和 System V 的变种都支持套接字。

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