进程间通信
就是在不同进程之间传播或交换信息,那么不同进程之间存在着什么双方都可以访问的介质呢?进程的用户空间是互相独立的,一般而言是不能互相访问的,唯一的例外是共享内存区。但是,系统空间
却是“
公共场所”
,所以内核显然可以提供这样的条件。除此以外,那就是双方都可以访问的外设
了。在这个意义上,两个进程当然也可以通过磁盘上的普通文件
交换信息,或者通过“
注册表
”
或其它数据库中的某些表项和记录
交换信息。广义上这也是进程间通信的手段,但是一般都不把这算作“
进程间通信”
。因为那些通信手段的效率太低了,而人们对进程间通信的要求是要有一定的实时性。
进程间通信主要包括管道, 系统IPC(包括消息队列,信号量,共享存储), SOCKET.
一.
Linux
下进程间通信的几种主要手段简介:
1.
管道(
Pipe
)及有名管道(
named pipe
):
管道可用于具有亲缘关系进程间的通信,有名管道克服了管道没有名字的限制,因此,除具有管道所具有的功能外,它还允许无亲缘关系进程间的通信;
管道包括三种
:1)
普通管道
PIPE,
通常有种限制
,
一是半双工
,
只能单向传输
;
二是只能在父子进程间使用
. 2)
流管道
s_pipe:
去除了第一种限制
,
可以双向传输
. 3)
命名管道
:name_pipe,
去除了第二种限制
,
可以在许多并不相关的进程之间进行通讯
.
2.
信号(
Signal
):
信号是比较复杂的通信方式,用于通知接受进程有某种事件发生,除了用于进程间通信外,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);
3.
报文(
Message
)队列(消息队列):
消息队列是消息的链接表,包括
Posix
消息队列
systemV
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。
4.
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。
5.
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。
6.
套接口(
Socket
):
更为一般的进程间通信机制,可用于不同机器之间的进程间通信。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。
二.相关问题
FAQ1:
管道与文件描述符
,
文件指针的关系
?
答
:
其实管道的使用方法与文件类似
,
都能使用
read,write,open
等普通
IO
函数
.
管道描述符类似于文件描述符
.
事实上
,
管道使用的描述符
,
文件指针和文件描述符最终都会转化成系统中
SOCKET
描述符
.
都受到系统内核中
SOCKET
描述符的限制
.
本质上
LINUX
内核源码中管道是通过空文件来实现
.
FAQ2:
管道的使用方法
?
答
:
主要有下面几种方法
: 1)pipe,
创建一个管道
,
返回
2
个管道描述符
.
通常用于父子进程之间通讯
. 2)popen, pclose:
这种方式只返回一个管道描述符
,
常用于通信另一方是
stdin or stdout; 3)mkpipe:
命名管道
,
在许多进程之间进行交互
.
FAQ3:
管道与系统
IPC
之间的优劣比较
?
答
:
管道
:
优点是所有的
UNIX
实现都支持
,
并且在最后一个访问管道的进程终止后
,
管道就被完全删除
;
缺陷是管道只允许单向传输或者用于父子进程之间
.
系统
IPC:
优点是功能强大
,
能在毫不相关进程之间进行通讯
;
缺陷是关键字
KEY_T
使用了内核标识
,
占用了内核资源
,
而且只能被显式删除
,
而且不能使用
SOCKET
的一些机制
,
例如
select,epoll
等
.
FAQ4: WINDOS
进程间通信与
LINUX
进程间通信的关系
?
答
:
事实上
,WINDOS
的进程通信大部分移植于
UNIX, WINDOS
的剪贴板
,
文件映射等都可从
UNIX
进程通信的共享存储中找到影子
.
FAQ5:
进程间通信与线程间通信之间的关系
?
答
:
因为
WINDOWS
运行的实体是线程
,
狭义上的进程间通信其实是指分属于不同进程的线程之间的通讯
.
而单个进程之间的线程同步问题可归并为一种特殊的进程通信
.
它要用到内核支持的系统调用来保持线程之间同步
.
通常用到的一些线程同步方法包括
:Event, Mutex,
信号量Semaphore
,
临界区资源等
.
三.进程间通信各种方式效率比较
类型
|
无连接
|
可靠
|
流控制
|
记录
|
消息类型优先级
|
普通
PIPE
|
N
|
Y
|
Y
|
|
N
|
流
PIPE
|
N
|
Y
|
Y
|
|
N
|
命名
PIPE(FIFO)
|
N
|
Y
|
Y
|
|
N
|
消息队列
|
N
|
Y
|
Y
|
|
Y
|
信号量
|
N
|
Y
|
Y
|
|
Y
|
共享存储
|
N
|
Y
|
Y
|
|
Y
|
UNIX
流
SOCKET
|
N
|
Y
|
Y
|
|
N
|
UNIX
数据包
SOCKET
|
Y
|
Y
|
N
|
|
N
|
注
:
无连接
:
指无需调用某种形式的
OPEN,
就有发送消息的能力
流控制
:
如果系统资源短缺或者不能接收更多消息
,
则发送进程能进行流量控制
参考:
1.window进程间通信方式
http://www.cnblogs.com/hummersofdie/archive/2010/09/01/1814651.html
2.linux进程间通信
http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-ipc/part1/
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