进程通信

相同： 都在 缓存内核 中 读写 ， 先进先出 ，不支持 lseek 之类文件定位操作

1、匿名管道

$ ps auxf | grep mysql 用完就销毁| 就是一个 管道 ，将前一个命令（ps auxf）输出，作为后一命令（grep mysql）输入， 管道传数据是单向，如相互通信，要两个

2、命名管道 FIFO

$ mkfifo myPipe(名) 用前要mkfifo 命令创建，指定管道名，数据先进先出1) 基于“Linux一切皆文件”，管道也 文件 ，ls 看， 文件类型是 p ，就是 pipe（管道） 意思

2)往 myPipe 写入数据： 因为内容没被读，只有读后，命令才正常退出

3）读出 了，echo 命令正常退出

3、创建原理

1）匿名管道 创建， 通过 int pipe(intfd2) 系统调用：两个描述符：管道 读取端 fd0 ， 写入端 fd1 。ps：匿名管道是 特殊文件 ，只在 内存 ，不存文件系统

2）管道，就是内核里一串缓存 。读写都在缓存内核中， 传数据 是 无格式的流 且 大小受限

3）跨进程通信实现： fork 创建子进程， 复制父进程文件描述符 ，两个进程各有两个「 fd0 与 fd1」，通过各自fd

读写同一管道文件

4）避免混乱：父进程 ：关读 fd0，保留写fd1 子进程：关写 d1，保留读fd0所以， 双向通信，应两个管道

5）到这里，仅解析父子进程通信， 但shell 里面并不是这样

shell 里：执行 A | B命令时，都是 shell 创建的子进程， 不存父子关系，父进程都是 shell

ps：shell 里能使用一个管道搞定的事情，就不要多用一个管道，减少创建子进程开销

二、消息队列

解决频繁地交换数据问题， 内核中的消息链表

1、发时 ，分成一个个消息体（数据块），用户自 定义数据类型，固定大小 ，不像 管道 是 无格式字节流数据 。

读后 ，内核 删除 消息体

2、生命周期：随内核 ，没有 释放 消息队列或没 关闭操作系统 ， 管道 随进程 结束销毁

3、不足：通信不及时，大小限制用户态 与 内核态 间 数据拷贝开销：写数据 到 内核队列时 ，从用户态拷到内核态过程， 读同理 ，从内核到用户

不适合大数据传输 ，消息体、队列总长都有限制。Linux 内核中有MSGMAX 和 MSGMNB 消息和队列最大长，字节为单位

三、共享内存

解决 用户态与内核间的 消息拷贝

1、内存管理： 进程有自己独立的 虚拟内存空间 ， 不同进程 的 虚拟内存 映射到 不同物理内存 中。即使进程 A

B 虚拟地址一样，其实访问的是不同的物理内存地址，对于数据的增删查改互不影响。

2、共享内存 机制 ：就是拿出一块虚拟地址空间来，映射到相同的物理内存中 。这样写入，另一进程马上能看到，

不需拷贝，传来传去，提高通信速度

四、信号量

共享内存问题，同时修改同一共享内存，冲突。 信号量解决

信号量：整型计数器， 表示资源的数量，实现进程 间互斥与同步， 而不是用于缓存进程间通信数据

1、控制信号量两种原子操作：

1)P 操作 ，减 -1，减后： < 0， 被占用 ，进程阻塞等待； > = 0可用，继续执行

2)V 操作 ，加 1， <= 0，有阻塞唤醒运行； > 0，没有阻塞P 在进入共享资源之 前 ， V 离开 后 ， 成对出现

2、例：两进程互斥访问共享内存，初始化信号量1

先P 操作，信号量变 0，可用，访问共享内存此时B 也访问， P 操作， -1被阻塞。A 完V 操作，恢复为 0，唤醒阻塞中B，B 完成执行 V，恢复1

例2，A 负责生产数据，B 是负责读，有顺序。初始化信号量可为 0

五、信号

上面都是常规工作模式。 异常用「信号」通知进程， 唯一异步通信机制。 ps： 跟信号量虽然名字相似，用途完全不一样

1、Linux 操作系统， 为响应各种各样事件，提供几十种信号， kill -l 命令，查看所有

2、 给进程发送信号终端 输入组合键： Ctrl+C 产生 SIGINT 信号，终止进程；Ctrl+Z 产生 SIGTSTP 信号， 停止进程，未结束 ；

如果进程在后台运行，用kill+PID 号 kill -9 1050 ，立即结束

3、进程对信号处理方式

1）执行默认操作： Linux 对每种信号规定默认操作，SIGTERM 信号，终止。 Core Dump ，终止进程后，通过CoreDump 将当前进程的 运行状态保存在文件里 ，方便事后分析

2.捕捉信号： 定义信号处理函数。信号发生，执行相应函数

3.忽略信号 。不做任何处理。SIGKILL 和 SEGSTOP无法捕捉和忽略，用于任何时候中断或结束某一进程。

六、Socket

跨网络 与 不同主机 上进程间通信（也可同主机） ，要 Socket

1、创建 socket 系统调用int socket(int domain,int type, int protocal)

domain：协议族 ，如 AF_INET 用于 IPV4、AF_INET6 用于 IPV6、AF_LOCAL/AF_UNIX 用于本机；

type ：通信特性 ，如 SOCK_STREAM 表示字节流，对应 TCP、SOCK_DGRAM 表示数据报，对应 UDP、SOCK_RAW表示原始套接字；protocal （基本废弃）：写成 0 即可，原本是用来指定通信协议的，通过前两个完成

2、不同socket 类型，通信方式不同

实现 TCP 字节流 通信：socket 是 AF_INET 和 SOCK_STREAM；

实现 UDP 数据报 通信：socket 是 AF_INET 和 SOCK_DGRAM；

实现 本地进程间 通信：「本地字节流 socket 」类型是 AF_LOCAL 和 SOCK_STREAM，「本地数据报 socket 」类型是AF_LOCAL 和 SOCK_DGRAM。ps：AF_UNIX 和 AF_LOCAL 是等价的，所以 AF_UNIX 也属于本地 socket；

3、三种通信编程模式

(1)TCP 协议通信socket 编程模型

1)服务端和客户端初始化 socket，得到文件描述符；

2)服务端调 bind ，绑定IP 地址和端口; 调 listen 监听； 调accept ，等待客户端连接；

3)客户端调 connect ，向服务器端的地址和端口发起连接请求；

4)服务端 accept 返回用于传输的 socket 文件描述符；ps：连接成功 返回已完成连接socket ，通过read 和 write

读写，像往文件流里面写东西一样

5)客户端调 write 写入数据；服务端调用 read 读取数据；

6)客户端 断开连接时 ， 调用 close ，那么服务端 read 读取数据时， 读到EOF，处理完close监听socket 和 真正 传数据socket (已完成连接 socket)，是「 两个 」 socket

(2)针对 UDP 协议通信的 socket 编程模型

1） 只要 IP 地址 和 端口号、bind ，UDP没连接，不需要三次握手，不需像 TCP 调listen 和 connect，。

2） 每次通信， 调sendto 和 recvfrom ，传入目标主机的 IP 地址 和 端口

(3)本地进程间通信socket 编程模型

用于 同一主机通信 的，

1）接口和 IPv4 、IPv6 套接字编程一致，支持 「字节流」和「数据报」 两种协议；效率大大高于 IPv4 和 IPv6 字节流、数据报socket 实现；本地 字节流 socket ，socket 类型AF_LOCAL 和 SOCK_STREAM。本地 数据报 socket ，AF_LOCAL 和 SOCK_DGRAM。

2） 两个bind 时 ， 绑定一个本地文件， 不像 TCP 和 UDP 要绑定 IP 地址和端口，最大区别

总结

每个进程都共享一个内核空间，来通信

1、Linux 内核提供「匿名管道」和「命名管道」：都写入 缓存在内核 中，另一个进程也从内核读， 先进先出 ，不支持 lseek 文件定位

匿名： 「|」竖线就是匿名管道，通信数据 无格式的流并且大小受限 ， 单向 ，双向要建两个管道， 只能用于父子关系通信，随着进程创建而建，终止而消失

命名管道： 突破父子限制，使用前提，要文件系统创建类型 p 的设备文件。

2、消息队列：

解决管道无格式的字节流的问题，实际是保存在内核「消息链表」，用户可自定义消息体，发时被分成，一个个独立消息体，接时保持一致，不是最及时的，读写要经过用户态与内核态之间的拷贝过程。

3、共享内存：解决 拷贝开销， 直接分配共享空间，进程可直接访问 ，提高速度，缺点：多进程竞争同个共享资源错乱

4、信号量：实现 互斥访问。实际是计数器(资源个数)， P 和 V 操作控制

5、信号 ： 唯一异步通信机制 ，在 应用 进程和 内核 间 直接交互，内核用信号来通知用户，进程发生了哪些系统事件， 三种方式响应信号 1. 执行默认操作、2. 捕捉信号、3. 忽略信号 。ps：SIGKILL 和SEGSTOP无法捕捉和忽略，方便任何时候结束进程

6、Socket： 与不同主机的进程间通信，那么就需要 通信了 。根据Socket不同类型，分为三种通信方式， TCP、UDP、本地进程间