Linux进程间通讯的几种方式

1、进程间通讯的目的

• 数据传输：一个进程须要将它的数据发送给另外一个进程，发送的数据量在一个字节到几M字节之间
• 共享数据：多个进程要操做共享数据，一个进程对共享数据
• 信息传递：一个进程须要向另外一个进程发送消息，通知它发生了某种事件。
• 资源共享：多个进程之间共享一样的数据。为了作到这一点，须要内核提供锁和同步机制。
• 进程控制：有些进程但愿彻底控制另外一个进程的执行，此时控制进程但愿可以拦截另外一个进程的全部陷入和异常，病可以及时知道它的状态改变

2、进程间通讯的概念

每一个进程各自有不一样的用户地址空间，任何一个进程的变量在另外一个进程中都是看不到的，因此进程之间要交换数据必须经过内核，在内核中开辟出一块缓冲区。一个进程把本身的数据从用户空间拷贝到内核缓冲区，另外一个进程再从内核缓冲区把数据读走。内核提供的这种机制称为进程间通讯(IPC,Inter Process Communication)

3、进程间通讯方式

Linux进程间基本的通讯方式主要有：管道(pipe)(包括匿名管道和命名管道)、信号(signal)、消息队列(queue)、共享内存、信号量和套接字。

下面逐渐介绍这几种方式：

1.管道：管道的实质是一个内核缓冲区，管道的做用正如其名，须要通讯的两个进程在管道的两端，进程利用管道传递信息。管道对于管道两端的进程而言，就是一个文件，可是这个文件比较特殊，它不属于文件系统而且只存在于内存中。

管道依据是否有名字分为匿名管道和命名管道(有名管道)，这两种管道有必定的区别。

匿名管道有几个重要的限制：

1. 管道是半双工的，数据只能在一个方向上流动，A进程传给B进程，不能反向传递
2. 管道只能用于父子进程或兄弟进程之间的通讯，即具备亲缘关系的进程。

命名管道容许没有亲缘关系的进程进行通讯。命名管道不一样于匿名管道之处在于它提供了一个路径名与之关联，这样一个进程即便与建立有名管道的进程不存在亲缘关系，只要能够访问该路径，就能经过有名管道互相通讯。

2.信号：信号是软件层次上对中断机制的一种模拟，是一种异步通讯方式，进程没必要经过任何操做来等待信号的到达。信号能够在用户空间进程和内核之间直接交互，内核能够利用信号来通知用户空间的进程发生了哪些系统事件。

信号来源：

信号事件的发生有两个来源：硬件来源，好比咱们按下了键盘或者其它硬件故障；软件来源，最经常使用发送信号的系统函数是kill, raise, alarm和setitimer以及sigqueue函数，软件来源还包括一些非法运算等操做。

进程对信号的响应：

进程能够经过三种方式来响应信号：(1)忽略信号，即对信号不作任何处理，可是有两个信号是不能忽略的：SIGKLL和SIGSTOP；（2）捕捉信号，定义信号处理函数，当信号发生时，执行相应的处理函数；（3）执行缺省操做，Linux对每种信号都规定了默认操做。

3.消息队列：消息队列是消息的链表,具备特定的格式,存放在内存中并由消息队列标识符标识，而且容许一个或多个进程向它写入与读取消息

4.共享内存：使得多个进程能够能够直接读写同一块内存空间，是针对其余通讯机制运行效率较低而设计的。

为了在多个进程间交换信息，内核专门留出了一块内存区，能够由须要访问的进程将其映射到本身的私有地址空间。进程就能够直接读写这一块内存而不须要进行数据的拷贝，从而大大提升效率。

须要注意的是：共享内存并未提供同步机制，在一个进程结束对共享内存的写操做以前，并没有自动机制能够阻止另二个进程开始对它进行读取。因此，咱们一般须要用其余的机制来同步对共享内存的访问。

5.信号量：信号量实质上就是一个标识可用资源数量的计数器，它的值老是非负整数。而只有0和1两种取值的信号量叫作二进制信号量（或二值信号量），可用用来标识某个资源是否可用。

6.套接字：套接字是更为基础的进程间通讯机制，与其余方式不一样的是，套接字可用于不一样机器之间的进程间通讯。

有两种类型的套接字：基于文件的和面向网络的。

(1).Unix套接字是基于文件的，而且拥有一个“家族名字”--AF_UNIX，它表明地址家族(address family)：UNIX。

(2).第二类型的套接字是基于网络的，它也有本身的家族名字--AF_INET，表明地址家族(address family):INTERNET

无论采用哪一种地址家族，都有两种不一样的套接字链接：面向链接的和无链接的。

(1)面向链接的套接字(SOCK_STREAM)：进行通讯前必须创建一个链接，面向链接的通讯提供序列化的、可靠地和不重复的数据交付，而没有记录边界。

这意味着每条信息能够被拆分红多个片断，而且每一个片断都能确保到达目的地，而后在目的地将信息拼接起来。

实现这种链接类型的主要协议是传输控制协议(TCP)。

(2)无链接的套接字(SOCK_DGRAM)：在通讯开始以前并不须要创建链接，在数据传输过程当中并没有法保证它的顺序性、可靠性或重复性。

然而,数据报确实保存了记录边界,这就意味着消息是以总体发送的,而并不是首先分红多个片断。

因为面向链接的套接字所提供的保证,所以它们的设置以及对虚拟电路链接的维护须要大量的开销。然而,数据报不须要这些开销,即它的成本更加“低廉”

实现这种链接类型的主要协议是用户数据报协议(UDP)。