如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信（IPC）？

進(jìn)程間的通信（IPC）如何實(shí)現(xiàn)？

1、管道（ pipe ）

既可在程序中使用，也可在shell中使用。

管道是一種半雙工的通信方式，數(shù)據(jù)只能單向流動(dòng)。

管道的問題在于他們沒有名字，只能在具有親緣關(guān)系（父子進(jìn)程間）的進(jìn)程間使用。

擴(kuò)展：

管道由pipe函數(shù)創(chuàng)建，提供一個(gè)單向數(shù)據(jù)流。當(dāng)需要一個(gè)雙向數(shù)據(jù)流時(shí)，我們必須創(chuàng)建兩個(gè)管道，每個(gè)方向一個(gè)。這也就是全雙工管道的實(shí)現(xiàn)原理：由兩個(gè)半雙工管道構(gòu)成。

2、命名管道 （named pipe） ：即FIFO

命名管道也是半雙工的通信方式。提供單向數(shù)據(jù)流。

克服了管道沒有名字的限制，因此允許無親緣關(guān)系的進(jìn)程間通信，解決了管道的上述問題。

擴(kuò)展：

管道和FIFO都是使用通常的read和write函數(shù)訪問。

FIFO由mkfifo函數(shù)創(chuàng)建。FIFO不同于管道的是，每個(gè)FIFO有一個(gè)路徑名與之關(guān)聯(lián)，從而允許無親緣關(guān)系的進(jìn)程訪問同一FIFO。

FIFO的真正優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在服務(wù)器可以是一個(gè)長期運(yùn)行的進(jìn)程（如守護(hù)進(jìn)程），而且與其客戶可以無親緣關(guān)系。

3、信號(hào)量（ semophore ）

主要作為進(jìn)程間以及同一進(jìn)程內(nèi)不同線程之間的同步手段。

進(jìn)程間通信處理同步互斥的機(jī)制。信號(hào)量是一個(gè)計(jì)數(shù)器，可以用來控制多個(gè)進(jìn)程對(duì)共享資源的訪問。它常作為一種鎖機(jī)制，防止某進(jìn)程正在訪問共享資源時(shí)，其他進(jìn)程也訪問該資源。

4、信號(hào) （ sinal ）

是一種處理異步事件的方式。

信號(hào)是一種比較復(fù)雜的通信方式，用于通知接收進(jìn)程某個(gè)事件已經(jīng)發(fā)生。除了用于進(jìn)程外，還可以發(fā)送信號(hào)給進(jìn)程本身。

信號(hào)和信號(hào)量是不同的，他們雖然都可用來實(shí)現(xiàn)同步和互斥，但前者是使用信號(hào)處理器來進(jìn)行的，后者是使用P，V操作來實(shí)現(xiàn)的。

5、消息隊(duì)列（ message queue ）

消息隊(duì)列是消息的鏈表，包括Posix消息隊(duì)列systemV消息隊(duì)列。

有足夠權(quán)限的進(jìn)程都可以向隊(duì)列中添加消息，有足夠讀權(quán)限的進(jìn)程都可以讀走隊(duì)列中的消息。

消息隊(duì)列克服了信號(hào)承載信息量少，管道只能承載無格式字節(jié)流以及緩沖區(qū)大小受限等缺點(diǎn)。

擴(kuò)展：

消息隊(duì)列具有隨內(nèi)核的持續(xù)性，這跟管道和FIFO不一樣。當(dāng)一個(gè)管道或FIFO的最后一次關(guān)閉發(fā)生時(shí)，仍在該管道或FIFO上的數(shù)據(jù)將被丟棄。

兩種消息隊(duì)列：都不使用真正的描述符，因此在消息隊(duì)列上使用select或poll是困難的。兩種消息隊(duì)列：在某個(gè)進(jìn)程往一個(gè)隊(duì)列寫入消息之前，并不需要另外某個(gè)進(jìn)程在該隊(duì)列上等待消息的到達(dá)。

SystemV消息隊(duì)列的問題之一是無法通知一個(gè)進(jìn)程何時(shí)在某個(gè)隊(duì)列中放置了一個(gè)消息，也就是無法窺探一個(gè)消息。而Posix消息隊(duì)列允許異步事件通知，以告知何時(shí)有一個(gè)消息放置到了某個(gè)空消息隊(duì)列中。

Posix消息隊(duì)列缺失的主要特性是從隊(duì)列中讀出指定優(yōu)先級(jí)消息的能力。

使用管道和FIFO時(shí)，為在兩個(gè)方向上交換數(shù)據(jù)，需要兩個(gè)IPC通道。而使用消息隊(duì)列時(shí)單個(gè)隊(duì)列就夠用，由每個(gè)消息的類型來標(biāo)識(shí)該消息是從客戶到服務(wù)器還是從服務(wù)器到客戶。

Posix消息隊(duì)列消息鏈表的鏈表頭中含有當(dāng)前隊(duì)列的兩個(gè)屬性：隊(duì)列中允許的最大消息數(shù)和每個(gè)消息的最大大小。

Posix消息隊(duì)列消息隊(duì)列的2個(gè)限制：一個(gè)進(jìn)程能同時(shí)擁有打開著的消息隊(duì)列的最大數(shù)目；任意消息的最大優(yōu)先級(jí)。

6、共享內(nèi)存（ shared memory ）

是由一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建，但多個(gè)進(jìn)程都可以訪問的同一塊內(nèi)存空間。是最快的可用IPC形式（因?yàn)楣蚕韮?nèi)存區(qū)中的單個(gè)數(shù)據(jù)副本對(duì)于共享該內(nèi)存的所有線程或進(jìn)程都是可用的）。

是針對(duì)其他通信機(jī)制運(yùn)行效率較低而設(shè)計(jì)的。往往與其它通信機(jī)制，如信號(hào)量結(jié)合使用，來達(dá)到進(jìn)程間的同步和通信。

一般IPC形式（管道、FIFO、消息隊(duì)列）的問題在于，兩個(gè)進(jìn)程要交換信息，這些信息必須經(jīng)由內(nèi)核傳遞。而進(jìn)程間共享內(nèi)存時(shí)，交換數(shù)據(jù)就不再涉及內(nèi)核。這些進(jìn)程必須協(xié)調(diào)或同步對(duì)該共享內(nèi)存區(qū)的使用。

將共享內(nèi)存區(qū)用于客戶-服務(wù)器文件復(fù)制：該共享內(nèi)存區(qū)同時(shí)存在于客戶和服務(wù)器的地址空間。

數(shù)據(jù)只需復(fù)制兩次：一次從輸入文件到共享內(nèi)存區(qū)，另一次從共享內(nèi)存區(qū)到輸出文件。

然而其他IPC形式（管道、FIFO、消息隊(duì)列）則需要四次復(fù)制：

另外，默認(rèn)情況下通過fork派生的子進(jìn)程并不與其父進(jìn)程共享內(nèi)存區(qū)。?。。?/p>

7、套接字（ socket ）

更為一般的進(jìn)程間通信機(jī)制，可用于不同機(jī)器之間的進(jìn)程間通信。

8、遠(yuǎn)程過程調(diào)用：RPC