linux 进程间通讯（IPC）

1.管道：管道是Linux支持的最初Unix IPC形式之一，具备如下特色：

• 管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；须要双方通讯时，须要创建起两个管道；
• 只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具备亲缘关系的进程）；
• 单独构成一种独立的文件系统：管道对于管道两端的进程而言，就是一个文件，但它不是普通的文件，它不属于某种文件系统，而是自立门户，单独构成一种文件系统，而且只存在与内存中。
• 数据的读出和写入：一个进程向管道中写的内容被管道另外一端的进程读出。写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾，而且每次都是从缓冲区的头部读出数据。

通常文件的I/O函数均可以用于管道，如close、read、write等等。

从管道中读取数据：

• 若是管道的写端不存在（或读一个写端已被关闭的管道时），在全部数据都被读取后，则认为已经读到了数据的末尾，读函数返回的读出字节数为0；（从技术方面考虑，管道的写端还有进程时，就不会产生文件结束）
• 当管道的写端存在时，若是请求的字节数目大于PIPE_BUF，则返回管道中现有的数据字节数，若是请求的字节数目不大于PIPE_BUF，则返回管道中现有数据字节数（此时，管道中数据量小于请求的数据量）；或者返回请求的字节数（此时，管道中数据量不小于请求的数据量）。注：（PIPE_BUF在include/linux/limits.h中定义，不一样的内核版本可能会有所不一样。Posix.1要求PIPE_BUF至少为512字节，red hat 7.2中为4096）。

向管道中写入数据：

• 向管道中写入数据时，linux将不保证写入的原子性，管道缓冲区一有空闲区域，写进程就会试图向管道写入数据。若是读进程不读走管道缓冲区中的数据，那么写操做将一直阻塞。 
  注：只有在管道的读端存在时，向管道中写入数据才有意义。不然，向管道中写入数据的进程将收到内核传来的SIFPIPE信号，应用程序能够处理该信号，也能够忽略（默认动做则是应用程序终止）。

管道可用于输入输出重定向，它将一个命令的输出直接定向到另外一个命令的输入。

管道的主要局限性正体如今它的特色上：

• 只支持单向数据流；
• 只能用于具备亲缘关系的进程之间；
• 没有名字；
• 管道的缓冲区是有限的（管道制存在于内存中，在管道建立时，为缓冲区分配一个页面大小）；
• 管道所传送的是无格式字节流，这就要求管道的读出方和写入方必须事先约定好数据的格式，好比多少字节算做一个消息（或命令、或记录）等等；

2.FIFO：

它能够运行于多个非亲属关系间交换信息。

FIFO的打开规则：

若是当前打开操做是为读而打开FIFO时，若已经有相应进程为写而打开该FIFO，则当前打开操做将成功返回；不然，可能阻塞直到有相应进程为写而打开该FIFO（当前打开操做设置了阻塞标志）；或者，成功返回（当前打开操做没有设置阻塞标志）。

若是当前打开操做是为写而打开FIFO时，若是已经有相应进程为读而打开该FIFO，则当前打开操做将成功返回；不然，可能阻塞直到有相应进程为读而打开该FIFO（当前打开操做设置了阻塞标志）；或者，返回ENXIO错误（当前打开操做没有设置阻塞标志）。

从FIFO中读取数据：

约定：若是一个进程为了从FIFO中读取数据而阻塞打开FIFO，那么称该进程内的读操做为设置了阻塞标志的读操做。

• 若是有进程写打开FIFO，且当前FIFO内没有数据，则对于设置了阻塞标志的读操做来讲，将一直阻塞。对于没有设置阻塞标志读操做来讲则返回-1，当前errno值为EAGAIN，提醒之后再试。
• 对于设置了阻塞标志的读操做说，形成阻塞的缘由有两种：当前FIFO内有数据，但有其它进程在读这些数据；另外就是FIFO内没有数据。解阻塞的缘由则是FIFO中有新的数据写入，不论信写入数据量的大小，也不论读操做请求多少数据量。
• 读打开的阻塞标志只对本进程第一个读操做施加做用，若是本进程内有多个读操做序列，则在第一个读操做被唤醒并完成读操做后，其它将要执行的读操做将再也不阻塞，即便在执行读操做时，FIFO中没有数据也同样（此时，读操做返回0）。
• 若是没有进程写打开FIFO，则设置了阻塞标志的读操做会阻塞。

注：若是FIFO中有数据，则设置了阻塞标志的读操做不会由于FIFO中的字节数小于请求读的字节数而阻塞，此时，读操做会返回FIFO中现有的数据量。

向FIFO中写入数据：

约定：若是一个进程为了向FIFO中写入数据而阻塞打开FIFO，那么称该进程内的写操做为设置了阻塞标志的写操做。

对于设置了阻塞标志的写操做：

• 当要写入的数据量不大于PIPE_BUF时，linux将保证写入的原子性。若是此时管道空闲缓冲区不足以容纳要写入的字节数，则进入睡眠，直到当缓冲区中可以容纳要写入的字节数时，才开始进行一次性写操做。
• 当要写入的数据量大于PIPE_BUF时，linux将再也不保证写入的原子性。FIFO缓冲区一有空闲区域，写进程就会试图向管道写入数据，写操做在写完全部请求写的数据后返回。

对于没有设置阻塞标志的写操做：

• 当要写入的数据量大于PIPE_BUF时，linux将再也不保证写入的原子性。在写满全部FIFO空闲缓冲区后，写操做返回。
• 当要写入的数据量不大于PIPE_BUF时，linux将保证写入的原子性。若是当前FIFO空闲缓冲区可以容纳请求写入的字节数，写完后成功返回；若是当前FIFO空闲缓冲区不可以容纳请求写入的字节数，则返回EAGAIN错误，提醒之后再写；

3.XSI  IPc结构

他们都属于内核中的IPC结构, 它们都用标识符来描述. 这个标识符是一个非负整数, 与文件描述符不一样的是, 建立时并不会重复利用经过删除回收的整数, 而是每次+1, 直到整数最大值回转到0.

    标识符是IPC对象的内部名, 而它的外部名则是key(键), 它的基本类型是key_t, 在头文件<sys/types.h>中定义为长整型. 键由内核变换成标识符.

xsi ipc缺点：消息队列和共享内存中的内容不会被自动删除；不使用文件描述符，没法使用多路转接i/o函数：select和poll

优势：可靠，流是受控的；能够用非先进先出方式处理

（1）消息队列

消息队列最大的灵活性在于，咱们能够本身定义传递给队列的消息的数据类型，消息队列比流通道稍耗内存

（2）共享内存

是一种最快的IPC

（3）信号量

在linux上，记录缩与信号量相比，多耗事60%；可是想实现简单功能，通常仍是用记录所，由于其更简单。