進程間通信的目的
數據傳輸:一個進程需要將它的數據發送給另一個進程,發送的數據量在一個字節到幾兆字節之間。
共享數據:多個進程想要操作共享數據,一個進程對共享數據的修改,別的進程應該立刻看到。
通知事件:一個進程需要向另一個或一組進程發送消息,通知它(它們)發生了某種事件(如進程終止時要通知父進程)。
資源共享:多個進程之間共享同樣的資源。為了作到這一點,需要內核提供鎖和同步機制。
進程控制:有些進程希望完全控制另一個進程的執行(如Debug進程),此時控制進程希望能夠攔截另一個進程的所有陷入和異常,并能夠及時知道它的狀態改變。
進程通信方式
linux下進程間通信的幾種主要方式:
(1)管道(pipe)和有名管道(FIFO)
(2)信號(signal)
(3)消息隊列
(4)共享內存(shared memory)
(5)信號量(semaphore)
(6)套接字(socket)
管道
管道(pipe)及有名管道(named pipe):管道可用于具有親緣關系進程間的通信,有名管道克服了管道沒有名字的限制,因此,除具有管道所具有的功能外,它還允許無親緣關系進程間的通信。
管道是單向的、先進先出的、無結構的、固定大小的字節流,它把一個進程的標準輸出和另一個進程的標準輸入連接在一起。寫進程在管道的尾端寫入數據,讀進程在管道的首端讀出數據。數據讀出后將從管道中移走,其它讀進程都不能再讀到這些數據。管道提供了簡單的流控制機制。進程試圖讀空管道時,在有數據寫入管道前,進程將一直阻塞。同樣,管道已經滿時,進程再試圖寫管道,在其它進程從管道中移走數據之前,寫進程將一直阻塞。通常有種限制,一是半雙工,只能單向傳輸;二是只能在父子進程間使用。
有名管道(也叫FIFO,因為管道工作在先入先出的原則下,第一個寫入管道的數據也是第一個被讀出的數據)。與管道不同,FIFO不是臨時的對象,它們是文件系統中真正的實體,可以用mkfifo命令創建。只要有合適的訪問權限,進程就可以使用FIFO。FIFO的打開方式和管道稍微不同。一個管道(它的兩個file數據結構、VFS I節點和共享數據頁)是一次性創建的,而FIFO已經存在,可以由它的用戶打開和關閉。Linux必須處理在寫進程打開FIFO之前讀進程對它的打開,也必須處理在寫進程寫數據之前讀進程對管道的讀。除此以外,FIFO幾乎和管道的處理完全一樣,而且它們使用一樣的數據結構和操作。
信號
信號(signal):信號是比較復雜的通信方式,用于通知接受進程有某種事件發生,除了用于進程間通信外,進程還可以發送信號給進程本身;linux除了支持Unix早期信號語義函數sigal外,還支持語義符合Posix.1標準的信號函數sigaction(實際上,該函數是基于BSD的,BSD為了實現可靠信號機制,又能夠統一對外接口,用sigaction函數重新實現了signal函數)。
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