操作系统之 IPC

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IPC 概述

Inter-Process Communication 进程间通信

为什么要进程间通信?

进程之间不能随意的访问另一个进程的地址空间,但进程之间的确需要进行协作的时候,需要进行数据交互的时候,这个时候在确保进程的独立的同时,还需要进程与进程之间的通信。

通信模型

直接通信

进程与进程之间直接进行通信

  • 进程必须正确的命令对方

    • send(P, message) - 发送消息到进程 P (需要知道对方的 pid)
    • receive(Q, message) - 从进程 Q 中接收消息(需要知道对方的 pid)
  • 通信链路的属性

    • 自动建立链路
    • 一条链路恰好对应一对通信进程
    • 每对进程之间只有一个链接存在
    • 链接可以是单向的,但通常是双向的

    没有操作系统的支持很难建立链路

间接通信

将消息发送到操作系统指定好的共享区域

  • 定向从消息队列接收消息
    • 每个消息队列都有一个唯一 ID
    • 只有它们共享了一个消息队列,进程才能够通信
  • 通信链路的属性
    • 只有进程共享一个共同的消息队列,才能建立链路
    • 链接可以与许多进程相关联
    • 每队进程可以共享多个通信链路
    • 连接可以是单向或者双向

阻塞通信

如果发送消息没完成,就一直阻塞在那,如果完成了在去干其它的事情

非阻塞通信

发送消息后,不会阻塞在那,不管发送成功与否,都会迅速返回

缓冲

队列的消息可以以这 3 种方式:

  • 0 容量

    发送发必须等待接收方,就像是阻塞通信

  • 有量容量 n 的优先长度

    队列未满,发送方可以一直发,若队列满了则阻塞,直到队列中的消息被接收后,队列又空出来了才能发

  • 无限容量

    发送方不需要等待,可以一直发送

信号

Signal 信号

  • 软件中断通知事件处理
  • Example: SIGFPE,SIGKILL.SIGUSER1,SIGSTOP,SIGCONT

接收到信号会发生什么?

  1. Catch:编写对应信号值的处理函数,当接收到信号后调用相应的处理函数

  2. Ignore: 依靠操作系统的默认操作(即程序不做处理)

    Example: Abort , memory dump , suspend or resume process

  3. Mask: 闭塞信号因此不会传送

    可能是暂时的(当处理同样类型的信号)

不足

不能传输要交换的数据,只是起了通知的效果

管道

主要进行数据交换

父子进程间的进程交换

列子: ps -ef | grep "a"

竖线 | 就是管道 将 ps 的输出 定向到了 grep 的输入 最终达到了从 ps 的输出当中在 grep 出 a 的过滤效果

此时 操作系统会创建 ps 和 grep 两个进程

然后将 ps 进程的 stdout(输出) 放到一个管道(内存中的一个 buff)里面,然后 grep 从管道中 stdin(输入)到 grep 进程

消息队列

也是进行数据交互,不需要是父子进程

消息队列按照 FIFO(先进先出)来管理消息

  • message: 作为一个字节序列存储
  • message Queues:消息数组

image.png

共享内存

进程

  • 每个进程都有私有地址空间
  • 在每个地址空间内,明确的设置共享内存段

优点

快速,方便的共享数据

不足

必须同步数据访问

实现

由操作系统将同一块物理内存映射到两个进程不同的虚拟内存,即可共享内存 %

1 操作
Gakkiyomi2019 在 2021-04-17 17:19:46 更新了该帖

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