首先要知道进程之间为什么要通信。 进程是一个独立的资源分配单元,不同进程(这里所说的进程通常指的是用户进程)之间的资源是独立的,没有关联,不能在一个进程中直接访问另一个进程的资源(例如打开的文件描述符)。 但是,进程不是孤立的,不同的进程需要进行信息的交互和状态的传递等,因此需要进程之间的通信。
- 数据传输:一个进程需要将它的数据发送给另一个进程。
- 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(它们)发生了某种事件(如进程终止时要通知父进程)。
- 资源共享:多个进程之间共享同样的资源。为了做到这一点,需要内核提供互斥和同步机制。
- 进程控制:有些进程希望完全控制另一个进程的执行(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。
- 普通管道:通常有两种限制,一是单工,只能单向传输;二是只能在父子或者兄弟进程间使用.
- 流管道:去除了第一种限制,为半双工,只能在父子或兄弟进程间使用,可以双向传输.
- 命名管道:去除了第二种限制,可以在许多并不相关的进程之间进行通讯.
- 信号量是一个计数器,可以用来控制多个进程对共享资源的访问。
- 它常作为一种锁机制,防止某进程正在访问共享资源时,其他进程也访问该资源。
- 因此,主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
消息队列是由消息的链表,存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
- 信号是一种比较复杂的通信方式,用于通知接收进程某个事件已经发生。
共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存,这段共享内存由一个进程创建,但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式,它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制,如信号量,配合使用,来实现进程间的同步和通信。
mmap()系统调用使得进程之间通过映射同一个普通文件实现共享内存。普通文件被映射到进程地址空间后,进程可以向访问普通内存一样对文件进行访问,不必再调用read(),write()等操作。
- 使用普通文件提供的内存映射:适用于任何进程之间;
- 使用特殊文件提供匿名内存映射:适用于具有亲缘关系的进程之间; 由于父子进程特殊的亲缘关系,在父进程中先调用mmap(),然后调用fork()。那么在调用fork()之后,子进程继承父进程匿名映射后的地址空间,同样也继承mmap()返回的地址,这样,父子进程就可以通过映射区域进行通信了。
这是一种更为一般得进程间通信机制,它可用于网络中不同机器之间的进程间通信,应用非常广泛。
- 锁机制:包括互斥锁、条件变量、读写锁
- 信号量机制(Semaphore):包括无名线程信号量和命名线程信号量
- 信号机制(Signal):类似进程间的信号处理
线程间的通信目的主要是用于线程同步,所以线程没有像进程通信中的用于数据交换的通信机制。