进程间通信概述

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作者

良许

一个热爱技术的程序猿

1. 进程间通信的概念

我们知道，在linux环境下，进程与进程之间是相互独立的，每个进程各自都有不同的用户地址空间。一般而言，进程间的进程空间是不能相互访问的。

但在很多情况下，进程与进程之间是需要进程相互通信的，一起来完成某项特定的功能需求。在linux环境下，进程间通信（Inter Process Communication，IPC）是通过内核来完成的。

2. 进程间通信的应用场景

数据传输：一个进程需要将它的一个或多个字节的数据发送给另一个进程；

共享数据：多个进程共享内存某个数据，任意一个进程修改了共享数据，其它进程相应的会得到更改后的数据；

通知事件：一个进程需要向另一个或一组进程发送消息，通知它（们）发生了某种事件（如一个进程向另一个进程发送“终止进程”的信号，对应的进程立即中止）。

资源共享：多个进程之间共享同一个资源。通常情况下，为了实现此功能，需要使用到内核所提供锁和同步机制。

进程控制：某个进程希望完全控制另一个进程的执行，例如，Debug进程。此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有陷入和异常，并能够及时知道它的状态改变。

3. 进程间通信的方式

3.1 管道

管道又分为两种：管道（pipe）及有名管道（named pipe）。而管道又称为无名管道或匿名管道。

管道只能应用于具有血缘关系的进程之间的通信，比如父子进程；

有名管道突破了无名管道只能用于具有血缘关系的进程的限制，它不仅具有无名管道所有功能，还允许无血缘关系的进程间进行通信。

3.2 信号（signal）

信号用于向特定的进程通知有某种事件产生，那个进程根据之前的预设，执行一个具体的函数。信号的语义函数有signal及sigaction，前者比较简单，而后者功能更强大，也更安全。

3.3 信号量（semaphore）

信号量本质是一个计数器，一般将它当作锁机制，来控制多个进程对共享资源的访问。当多个进程，或者同一进程里的多个线程要对某个资源进行访问时，可使用信号量来实现同步。

3.4 消息队列（message queue）

消息队列其实就是一个消息的链表，具有写权限的进程可以往队列里写入消息，而具有读权限的进程可以从队列里读出消息。消息队列比较灵活，比信号承载的信息要多，同时克服了管道缓冲区受限及只能传输无格式字节流的缺点。

3.5 共享内存（shared memory）

这是一种最快的IPC方式，内核在内存里开辟了一块空间，多个进程可以进行访问。正是因为其它的IPC方式速度比较慢，所以才设计了这种通信方式。但为了实现进程间同步及互斥，还需要其它IPC方式，比如信号量，一起配合使用。

3.6 套接字（socket）

这是一种最稳定，最可靠的IPC方式，而且，它不仅可以使用在本机，还可以在不同的机器的进程间实现通信。

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