Linux进程通信（IPC）方式简介
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2020-09-15
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Linux进程通信（进程通信（IPC）方式简介）方式简介
linux下进程间通信的几种主要方式：管道（pipe）和有名管道（FIFO）、信号（signal）、消息队列、共享内存
（shared memory）、信号量（semaphore）、套接字（socket)，本文对这些做简单介绍
进程间通信的目的进程间通信的目的
数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程，发送的数据量在一个字节到几兆字节之间。
共享数据：多个进程想要操作共享数据，一个进程对共享数据的修改，别的进程应该立刻看到。
通知事件：一个进程需要向另一个或一组进程发送消息，通知它（它们）发生了某种事件（如进程终止时要通知父进程）。
资源共享：多个进程之间共享同样的资源。为了作到这一点，需要内核提供锁和同步机制。
进程控制：有些进程希望完全控制另一个进程的执行（如Debug进程），此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有陷入和
异常，并能够及时知道它的状态改变。
进程通信方式进程通信方式
linux下进程间通信的几种主要方式：
（1）管道（pipe）和有名管道（FIFO）
（2）信号（signal）
（3）消息队列
（4）共享内存（shared memory）
（5）信号量（semaphore）
（6）套接字（socket)
管道管道
管道（pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的限制，
因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信。
管道是单向的、先进先出的、无结构的、固定大小的字节流，它把一个进程的标准输出和另一个进程的标准输入连接在一起。
写进程在管道的尾端写入数据，读进程在管道的首端读出数据。数据读出后将从管道中移走，其它读进程都不能再读到这些数
据。管道提供了简单的流控制机制。进程试图读空管道时，在有数据写入管道前，进程将一直阻塞。同样，管道已经满时，进
程再试图写管道，在其它进程从管道中移走数据之前，写进程将一直阻塞。通常有种限制,一是半双工,只能单向传输;二是只能
在父子进程间使用。
有名管道（也叫FIFO，因为管道工作在先入先出的原则下，第一个写入管道的数据也是第一个被读出的数据）。与管道不
同，FIFO不是临时的对象，它们是文件系统中真正的实体，可以用mkfifo命令创建。只要有合适的访问权限，进程就可以使用
FIFO。FIFO的打开方式和管道稍微不同。一个管道（它的两个file数据结构、VFS I节点和共享数据页）是一次性创建的，而
FIFO已经存在，可以由它的用户打开和关闭。Linux必须处理在写进程打开FIFO之前读进程对它的打开，也必须处理在写进程
写数据之前读进程对管道的读。除此以外，FIFO几乎和管道的处理完全一样，而且它们使用一样的数据结构和操作。
信号信号
信号（signal）：信号是比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某种事件发生，除了用于进程间通信外，进程还可以发送
信号给进程本身；linux除了支持Unix早期信号语义函数sigal外，还支持语义符合Posix.1标准的信号函数sigaction（实际上，
该函数是基于BSD的，BSD为了实现可靠信号机制，又能够统一对外接口，用sigaction函数重新实现了signal函数）。
信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，是一种异步通信方式。
信号可以直接进行用户空间进程和内核进程之间的交互，内核进程也可以利用它来通知用户空间进程发生了哪些系统事件。它
可以在任何时候发给某一进程，而无需知道该进程的状态。
如果该进程当前并未处于执行态，则该信号就由内核保存起来，直到该进程恢复执行再传递给它；如果一个信号被进程设置为
阻塞，则该信号的传递被延迟，直到其阻塞被取消时才被传递给进程 。
进程执行信号的方式：
忽略信号，即对信号不做任何处理，其中，有两个信号不能忽略：SIGKILL及SIGSTOP。
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。
执行缺省操作，Linux对每种信号都规定了默认操作。
消息队列消息队列
消息队列：消息队列是消息的链接表，包括Posix消息队列System V消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被
赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小
受限等缺点。
消息队列的实现包括创建或打开消息队列、添加消息、读取消息和控制消息队列这四种操作：
创建或打开消息队列使用的函数是msgget，这里创建的消息队列的数量会受到系统消息队列数量的限制。
添加消息使用的函数是msgsnd函数，它把消息添加到已打开的消息队列末尾。
读取消息使用的函数是msgrcv，它把消息从消息队列中取走，与FIFO不同的是，这里可以指定取走某一条消息。
控制消息队列使用的函数是msgctl，它可以完成多项功能。
信号量信号量/信号灯信号灯
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