专栏首页苦逼的码农记一次面试:进程之间究竟有哪些通信方式? ---- 告别死记硬背

记一次面试:进程之间究竟有哪些通信方式? ---- 告别死记硬背

作者:帅地shsh

有一次面试的时候,被问到进程之间有哪些通信方式,不过由于之前没深入思考且整理过,说的并不好。想必大家也都知道进程有哪些通信方式,可是我猜很多人都是靠着”背“来记忆的,所以今天的这篇文章,讲给大家详细着讲解他们是如何通信的,让大家尽量能够理解他们之间的区别、优缺点等,这样的话,以后面试官让你举例子,你也能够顺手拈来。

1、管道

我们来看一条 Linux 的语句

netstat -tulnp | grep 8080

学过 Linux 命名的估计都懂这条语句的含义,其中”|“是管道的意思,它的作用就是把前一条命令的输出作为后一条命令的输入。在这里就是把 netstat -tulnp 的输出结果作为 grep 8080 这条命令的输入。如果两个进程要进行通信的话,就可以用这种管道来进行通信了,并且我们可以知道这条竖线是没有名字的,所以我们把这种通信方式称之为匿名管道

并且这种通信方式是单向的,只能把第一个命令的输出作为第二个命令的输入,如果进程之间想要互相通信的话,那么需要创建两个管道。

居然有匿名管道,那也意味着有命名管道,下面我们来创建一个命名管道。

mkfifo  test

这条命令创建了一个名字为 test 的命名管道。

接下来我们用一个进程向这个管道里面写数据,然后有另外一个进程把里面的数据读出来。

echo "this is a pipe" > test   // 写数据

这个时候管道的内容没有被读出的话,那么这个命令就会一直停在这里,只有当另外一个进程把 test 里面的内容读出来的时候这条命令才会结束。接下来我们用另外一个进程来读取

cat < test  // 读数据

我们可以看到,test 里面的数据被读取出来了。上一条命令也执行结束了。

从上面的例子可以看出,管道的通知机制类似于缓存,就像一个进程把数据放在某个缓存区域,然后等着另外一个进程去拿,并且是管道是单向传输的。

这种通信方式有什么缺点呢?显然,这种通信方式效率低下,你看,a 进程给 b 进程传输数据,只能等待 b 进程取了数据之后 a 进程才能返回。

所以管道不适合频繁通信的进程。当然,他也有它的优点,例如比较简单,能够保证我们的数据已经真的被其他进程拿走了。我们平时用 Linux 的时候,也算是经常用。

2、消息队列

那我们能不能把进程的数据放在某个内存之后就马上让进程返回呢?无需等待其他进程来取就返回呢?

答是可以的,我们可以用消息队列的通信模式来解决这个问题,例如 a 进程要给 b 进程发送消息,只需要把消息放在对应的消息队列里就行了,b 进程需要的时候再去对应的 消息队列里取出来。同理,b 进程要个 a 进程发送消息也是一样。这种通信方式也类似于缓存吧。

这种通信方式有缺点吗?答是有的,如果 a 进程发送的数据占的内存比较大,并且两个进程之间的通信特别频繁的话,消息队列模型就不大适合了。因为 a 发送的数据很大的话,意味发送消息(拷贝)这个过程需要花很多时间来读内存。

哪有没有什么解决方案呢?答是有的,请继续往下看。

3、共享内存

共享内存这个通信方式就可以很好着解决拷贝所消耗的时间了。

这个可能有人会问了,每个进程不是有自己的独立内存吗?两个进程怎么就可以共享一块内存了?

我们都知道,系统加载一个进程的时候,分配给进程的内存并不是实际物理内存,而是虚拟内存空间。那么我们可以让两个进程各自拿出一块虚拟地址空间来,然后映射到相同的物理内存中,这样,两个进程虽然有着独立的虚拟内存空间,但有一部分却是映射到相同的物理内存,这就完成了内存共享机制了。

4、信号量

共享内存最大的问题是什么?没错,就是多进程竞争内存的问题,就像类似于我们平时说的线程安全问题。如何解决这个问题?这个时候我们的信号量就上场了。

信号量的本质就是一个计数器,用来实现进程之间的互斥与同步。例如信号量的初始值是 1,然后 a 进程来访问内存1的时候,我们就把信号量的值设为 0,然后进程b 也要来访问内存1的时候,看到信号量的值为 0 就知道已经有进程在访问内存1了,这个时候进程 b 就会访问不了内存1。所以说,信号量也是进程之间的一种通信方式。

5、Socket

上面我们说的共享内存、管道、信号量、消息队列,他们都是多个进程在一台主机之间的通信,那两个相隔几千里的进程能够进行通信吗?

答是必须的,这个时候 Socket 这家伙就派上用场了,例如我们平时通过浏览器发起一个 http 请求,然后服务器给你返回对应的数据,这种就是采用 Socket 的通信方式了。

总结

所以,进程之间的通信方式有:

1、管道

2、消息队列

3、共享内存

4、信号量

5、Socket

讲到这里也就完结了,之前我看进程之间的通信方式的时候,也算是死记硬背,并没有去理解他们之间的关系,优缺点,为什么会有这种通信方式。所以最近花点时间去研究了一下, 整理了这篇文章,相信看完这篇文章,你就可以更好着理解各种通信方式的由来的。

本文分享自微信公众号 - 苦逼的码农(di201805),作者:帅地

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原始发表时间:2019-07-08

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