8.进程通信 原

进程通信

• 进程通信是指进程之间的信息交换
• 交换的信息量：一个状态或数值，上千个字节。

进程通信的分类

1）低级通信：进程的互斥和同步 2）高级通信：

指用户可直接利用OS提供的一组通信命令，高效地传送大量数据的一种通信方式。对用户透明。

高级通信分类

• 共享存储器系统
• 消息传递系统
• 管道通信

共享存储器系统

（1）共享数据结构的通信方式

进程之间通过某种数据结构，如缓冲池进行通信属于低级通信方式。

（2）共享存储区通信方式

为了传送大量信息，在存储器中划出一块共享存储区，进程可通过对共享存储区进行读或写来实现通信，属于高级通信方式。

消息传递系统

消息交换的单位是消息或报文，分两种：

（1）直接通信方式

（2）间接通信方式

计算机网络中将消息称为报文。

直接通信方式

• 发送进程直接把消息发送给目标进程
• 发送进程和接收进程都以显式方式分别提供对方的标识符
• 系统提供两条通信原语

Send(Receiver,message);

Receive(Sender,message);

例如：

Send(P2,m1);

Receive(P1,m1);

解决生产者——消费者问题

repeat  ...
	produce an item in nextp;
		...
	Send(consumer,nextp);
until false;
repeat
	Receive(producer,nextp);
		...
	Consumer the item in nextc;
until false;

间接通信方式

• 进程之间的通信需要通过某种中间实体，该实体用来暂存发送进程发送给目标进程的消息；接收进程则从该实体中取出对方发送给自己的消息。
• 这种中间实体称为信箱
• 消息在信箱中可以安全的保存，只允许核准的目标用户随时读取，故可实现非实时通信。

信箱的创建和撤销

• 进程用信箱创建原语来建立一个新信箱。创建者进程应给出信箱名字、信箱属性（公用、使用或共享）；对于共享信箱，还应给出共享者的名字。
• 用信箱撤销原语来撤销

消息的发生于接收

• Send(mailbox,message),将一个消息发送到指定信箱
• Reveieve(mailbox,message)，从指定信箱中接收一个消息

信箱分类

• 私用信箱
• 公用信箱
• 共享信箱

私用信箱

• 用户进程建立，作为该进程的一部分
• 拥有者有权读消息，其他用户只能发送
• 采用单向通信链路
• 进程结束时信箱也消失

公用信箱

• 由OS创建
• 提供给系统中的所有核准进程使用
• 进程既发送也可取出
• 采用双向通信链路的信息来实现
• 系统运行期间始终存在

共享信箱

• 由某进程创建，创建时提供共享进程（用户）的名字
• 信息的拥有者和共享者，都有权从信箱中取走发送给自己的消息

信息通信时发送进程和接收进程的关系

• 一对一关系。建立一条专用的通信链路
• 多对一关系。服务进程与多个用户进程之间进行交互，又称客户|服务器交互
• 一对多关系。一个发送进程与多个接收进程进行交互，使发送进程可用广播形式，向接收者发送消息。
• 多对多关系。建立一个公用信箱，多个进程投递并取走自己的消息

管道通信

• 管道通信方式建立在文件系统（文件系统位于外存）的基础上，利用共享文件来连接两个相互通信的进程，此共享文件称为管道（Pipe）
• 管道是指用于连接一个读进程和一个写进程，以实现它们之间通信的共享文件。

管道通信必需的协调能力

（1）互斥。当一个进程正在对管道进行读/写操作时，另一进程必须等待。

（2）同步。当写（输入）进程把一定量的数据（如4K）写入管道后，便去睡眠等待，直到读（输出）进程取走数据后再把他唤醒。当读进程发现管道空时，也应睡眠等待，直至写进程将消息写入管道后，才将它唤醒。

（3）判别对方是否存在，只有确定了对方存在时方能进行通信。

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