【进程间通信】是指在操作系统中,不同的进程之间进行数据交换的过程。在Linux系统中,进程间通信的方式多种多样,主要是从UNIX平台的通信机制发展而来。这些通信方式包括早期的进程间通信方式、System V IPC以及BSD套接字等。
早期的进程间通信方式主要包括无名管道(pipe)、有名管道(fifo)和信号(signal)。无名管道是一种半双工的通信方式,仅适用于具有亲缘关系的进程(父子进程或兄弟进程)之间,通过固定的读端和写端进行通信。管道作为特殊的文件,存在于内核的内存空间,但并不属于任何文件系统。通过`pipe()`函数可以创建管道,管道的读写操作由文件描述符控制,其中`fds[0]`用于读,`fds[1]`用于写。当管道中无数据时,读操作会阻塞;反之,当管道缓冲区满时,写操作也会阻塞。
有名管道(FIFO)则是一种全双工的通信方式,与无名管道类似,但FIFO可以在不同的进程之间,甚至不同的用户之间进行通信。FIFO在文件系统中有一个路径名,任何有权访问该路径的进程都可以进行读写操作。
System V IPC(Inter-Process Communication)是AT&T的贝尔实验室开发的通信机制,提供了共享内存、消息队列和信号量三种通信方式。共享内存允许多个进程直接访问同一块内存区域,实现高速的数据交换;消息队列允许进程发送和接收结构化数据;信号量则用于同步进程访问资源。
BSD套接字是加州大学伯克利分校开发的通信方式,它突破了System V IPC的限制,允许跨网络的进程间通信。套接字不仅可用于不同计算机间的通信,也可用于同一计算机内的进程间通信。
在父子进程间使用管道通信时,通常先创建管道,然后通过`fork()`函数创建子进程,子进程会继承父进程的管道。为了实现父子进程间的通信,通常会关闭不相关的管道端,如父进程关闭写端,子进程关闭读端,从而构建一条从子进程到父进程的通信通道。
练习中,可以通过创建一个简单的C程序(例如:`pipe_rw.c`)来实现两个进程之间的管道通信。一个进程负责写入数据,另一个进程负责读取并打印。具体实现包括创建管道、 fork子进程、关闭不必要的管道端,以及使用`read()`和`write()`函数进行数据传输。
总结来说,Linux的进程间通信机制是实现多进程协作的关键,提供了丰富的通信方式,满足不同场景的需求。无论是简单的父子进程通信,还是复杂的跨网络通信,都能通过这些机制有效地实现。