操作系统-本地进程通信IPC

发表于 更新于

本地的进程间通信（IPC-InterProcess Communication）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）
  • 远程过程调用（Solaris门和Sun RPC）

消息传递

一 管道（无名管道）

  1. 它是半双工的（即数据只能在一个方向上流动），具有固定的读端和写端。
  2. 它只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也是父子进程或者兄弟进程之间）。
  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。

当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符：fd[0]为读而打开，fd[1]为写而打开。如下图：

管道

二、FIFO（命名管道）

FIFO，也称为命名管道，它是一种文件类型。

特点

  1. FIFO可以在无关的进程之间交换数据，与无名管道不同。
  2. FIFO有路径名与之相关联，它以一种特殊设备文件形式存在于文件系统中。

三、消息队列

消息队列，是消息的链接表，存放在内核中。一个消息队列由一个标识符（即队列ID）来标识。

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. 消息队列独立于发送与接收进程。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。

同步

信号量（semaphore）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。

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。

共享内存

共享内存（Shared Memory），指两个或多个进程共享一个给定的存储区。

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。

远程过程调用（Remote Procedure Call）