进程间通讯机制借鉴.pdf

【进程间通信（IPC，Inter-Process Communication）】 进程间通信是操作系统中多个并发执行的进程之间交换信息的方式。在Linux系统中，提供了多种IPC机制，以满足不同类型的通信需求。Unix系统V的IPC机制也被Linux广泛支持，包括信号、管道、消息队列、共享内存和信号量。 **信号（Signals）** 信号是最早引入Unix系统的进程间通信方式，用于传递异步事件通知。信号可以由系统内核产生，如进程非法访问内存，或者由其他进程（如shell）发送，用于控制子进程。在Linux中，有多种预定义的信号，如： 1. SIGHUP：挂断信号，通常用于提示进程重新读取配置文件。 2. SIGINT：中断信号，通常由Ctrl+C触发，用于终止程序。 3. SIGQUIT：退出并生成核心转储的信号。 4. SIGKILL：强制结束进程，无法被捕获或忽略。 5. SIGSTOP：停止进程，不可阻塞，不可捕获。 6. SIGCONT：恢复被停止的进程。 7. SIGSEGV：段错误信号，通常导致程序崩溃。 信号可以通过`kill`命令发送，`kill -l`会列出所有可用的信号。信号的处理方式可以是忽略、捕获（自定义处理函数）或使用默认处理方式。默认处理方式通常是终止进程或停止进程。信号的处理没有优先级，同时到达的信号可能会以任意顺序处理。Linux使用`task_struct`中的`signal`和`blocked`字段来管理信号，其中`blocked`字段用于存储被阻塞的信号集合。 **信号的处理机制** Linux为每个进程维护了一个`sigaction`数组，记录了每个信号的处理方式。进程可以通过系统调用改变信号的处理行为，例如设置自定义处理函数或恢复默认处理。只有核心和超级用户可以向任何进程发送信号，而普通进程只能向特定条件的进程发送，如同用户ID、同组ID或同进程组的进程。 **信号的发送与接收** 信号的发送通常是通过修改`task_struct`中的`signal`字段来实现。如果进程未阻塞信号且可运行，那么信号可以立即处理，或者在进程下次运行时处理。信号不会立即交付，而是在进程再次运行时检查`signal`和`blocked`字段来决定是否处理。这种延迟处理允许系统在进程等待信号时避免不必要的上下文切换。 **总结** Linux的进程间通信机制，尤其是信号，是系统协调多进程协作的重要工具。信号提供了一种简单但灵活的通知机制，用于处理各种异步事件。理解并熟练掌握这些机制对于编写高效、健壮的多进程程序至关重要。然而，信号的非阻塞性质和有限的信号数量（受处理器字长限制）也可能带来一些挑战，需要开发者根据具体需求选择合适的通信方式。在实际编程中，结合其他IPC机制，如管道、消息队列等，可以实现更复杂的进程间通信场景。