进程间通信 (IPC) 介绍

进程间通信（IPC）介绍

进程间通信（IPC，InterProcess Communication）是指在不同进程之间传播或交换信息。

IPC 的方式通常有管道（包括无名管道和命名管道）、消息队列、信号量、共享存储、Socket、Streams 等。其中 Socket 和 Streams 支持不同主机上的两个进程 IPC。

以 Linux 中的 C 语言编程为例。

一、管道

管道，通常指无名管道，是 UNIX 系统 IPC 最古老的形式。

特点：

1、它是半双工的（即数据只能在一个方向上流动），具有固定的读端和写端。

2、它只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也是父子进程或者兄弟进程之间）。

3、它可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的 read、write 等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。

二、FIFO

FIFO，也称为命名管道，它是一种文件类型。

特点

1、FIFO 可以在无关的进程之间交换数据，与无名管道不同。

2、FIFO 有路径名与之相关联，它以一种特殊设备文件形式存在于文件系统中。

三、消息队列

消息队列，是消息的链接表，存放在内核中。一个消息队列由一个标识符（即队列 ID）来标识。

特点
1、消息队列是面向记录的，其中的消息具有特定的格式以及特定的优先级。

2、消息队列独立于发送与接收进程。进程终止时，消息队列及其内容并不会被删除。

3、消息队列可以实现消息的随机查询,消息不一定要以先进先出的次序读取,也可以按消息的类型读取。

四、信号量

信号量（semaphore）与已经介绍过的 IPC 结构不同，它是一个计数器。信号量用于实现进程间的互斥与同步，而不是用于存储进程间通信数据。

特点

1、信号量用于进程间同步，若要在进程间传递数据需要结合共享内存。

2、信号量基于操作系统的 PV 操作，程序对信号量的操作都是原子操作。

3、每次对信号量的 PV 操作不仅限于对信号量值加 1 或减 1，而且可以加减任意正整数。

支持信号量组。

原型

1、最简单的信号量是只能取 0 和 1 的变量，这也是信号量最常见的一种形式，叫做二值信号量（Binary Semaphore）。而可以取多个正整数的信号量被称为通用信号量。

2、Linux 下的信号量函数都是在通用的信号量数组上进行操作，而不是在一个单一的二值信号量上进行操作。

五、共享内存

共享内存（Shared Memory），指两个或多个进程共享一个给定的存储区。

特点

1、共享内存是最快的一种 IPC，因为进程是直接对内存进行存取。

2、因为多个进程可以同时操作，所以需要进行同步。

3、信号量 + 共享内存通常结合在一起使用，信号量用来同步对共享内存的访问。