进程间通信

一、无名管道(pipe)

管道,通常指无名管道,pipe(无名管道)和fifo(命名管道),除了建立、打开、删除的方式不同外,这两种管道几乎是一样的。他们都是通过内核缓冲区实现数据传输。

1、特点:

  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)。父进程创建管道,并在管道中写入数据,而子进程从管道读出数据

  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。

pipe用于相关进程之间的通信,例如父进程和子进程,它通过pipe()系统调用来创建并打开,当最后一个使用它的进程关闭对他的引用时,pipe将自动撤销。

二、FIFO

FIFO,也称为命名管道,它是一种文件类型。

1、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,就是一个消息的链表,是一系列保存在内核中消息的列表。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。

消息队列与管道通信相比,其优势是对每个消息指定特定的消息类型,接收的时候不需要按照队列次序,而是可以根据自定义条件接收特定类型的消息。

可以把消息看做一个记录,具有特定的格式以及特定的优先级。对消息队列有写权限的进程可以向消息队列中按照一定的规则添加新消息,对消息队列有读权限的进程可以从消息队列中读取消息。

1、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。

进程间通过消息队列通信,主要是:创建或打开消息队列,添加消息,读取消息和控制消息队列。

四、共享内存

共享内存允许两个或多个进程共享一个给定的存储区,这一段存储区可以被两个或两个以上的进程映射至自身的地址空间中,一个进程写入共享内存的信息,可以被其他使用这个共享内存的进程,通过一个简单的内存读取错做读出,从而实现了进程间的通信。

采用共享内存进行通信的一个主要好处是效率高,因为进程可以直接读写内存,而不需要任何数据的拷贝,对于像管道和消息队里等通信方式,则需要再内核和用户空间进行四次的数据拷贝,而共享内存则只拷贝两次:一次从输入文件到共享内存区,另一次从共享内存到输出文件。

五、信号量

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。

1、特点
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。

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。

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。

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