Linux進程間通信的方法是什么

2024-08-27 23:54:59

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

　　本篇內容主要講解“Linux進程間通信的方式是什么”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“Linux進程間通信的方式是什么”吧!

　　Linux進程間通信的方式是什么

　　·進程間通信：操作系統為系統提供的用于實現進程間通信的方式

　　進程之間是無法直接通信的，因為每個進程都有獨立的虛擬地址空間，訪問的都是自己的虛擬地址，因此進程具有獨立性，無法直接通信

　　根據通信場景的不同，因此提供了多種不同的通信方式

　　進程間通信方式種類：管道、共享內存、消息隊列、信號量

　　·管道

　　特性：半雙工通信--可以選擇方向的單向通信

　　本質：在內核中開辟一塊緩沖區（內核空間中的一塊內存）

　　原理：多個進程通過訪問同一塊內核中的緩沖區實現通信（復制緩沖區的操作句柄）

　　分類：匿名管道：緩沖區沒有標識符，只能用于具有親緣關系的進程間通信

　　命名管道：緩沖區具有標識符，可用于同一主機上任意的進程間通信

　　linux下一切皆文件--所有東西都是當做文件一樣進行操作（包括管道），通過IO操作完成對管道的訪問

　　·匿名管道

　　Linux進程間通信的方式是什么

　　返回值：成功返回0；失敗返回-1

　　特性：只能用于具有親緣關系的進程間通信

　　匿名管道沒有標識符，無法被其他進程找到，只能通過子進程復制父進程的方式獲取到操作句柄實現通信

　　讀寫特性：若管道中沒有數據，則read會阻塞

　　       若管道中數據滿了，則write會阻塞

　　       所有的管道的讀端被關閉，則繼續write則會觸發異常，導致進程崩潰退出

　　       所有的管道的寫端被關閉，則繼續read則會讀完數據后返回0，不再阻塞

　　   注：管道是半雙工通信，在通信時，一旦選定了方向，應將不使用的那一端關閉。

　　· 命名管道：本質是內核中的一塊緩沖區，具有標識符，可以被其他進程找到，因此可用于同一主機上的任意進程間通信

　　命名管道的標識符就是一個可見于文件系統的管道類型文件

　　多個進程通過打開同一個管道文件，訪問同一塊內核中的緩沖區實現通信

　　命令操作：mkfifo filename 創建一個命名管道文件

　　函數操作：int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

　　pathname：文件名稱；mode：創建權限

　　返回值：成功返回0；失敗返回-1

　　·總結：管道的本質：內核空間中的一塊緩沖區

　　原理：多個進程通過訪問同一塊緩沖區實現數據傳輸

　　分類：匿名管道、命名管道

　　匿名管道：只能用于具有親緣關系的進程間通信

　　命名管道：可以用于同一主機上任意進程間通信

　　特性：①半雙工通信--可以選擇方向的單向通信

　　提供字節流傳輸服務：有序的、可靠的、基于連接的一種流式傳輸

　　基于連接：所有讀端關閉則write異常；所有寫端關閉則read返回0

　　②自帶同步與互斥：

　　同步：通過同一時間進程對臨界資源的唯一訪問實現訪問操作安全

　　互斥：通過一些條件判斷讓進程對臨界資源的訪問更加合理有序

　　互斥的體現：對管道進行寫入操作的大小不超過PIPE_BUF-4096大小，則保證操作的原子性

　　同步的體現：管道沒有數據則read阻塞，管道數據寫滿則write阻塞

　　③生命周期隨進程：不人為干預情況下，所有打開管道的進程退出后，管道緩沖區被釋放

　　·共享內存：用于實現進程間的數據共享

　　本質：一塊物理內存

　　原理：開辟一塊物理內存空間，多個進程將同一塊映射到自己的虛擬地址空間，通過虛擬地址直接進行訪問，進而實現數據共享

　　特性：最快的進程間通信方式，生命周期隨內核

　　       共享內存通過虛擬地址直接訪問物理內存，實現數據共享，相對于其他方式需要將數據拷貝到內核，使用時拷貝到用戶態，少了兩次數據拷貝操作

　　注意事項：對共享內存的操作需要注意安全問題

　　操作流程：

　　①創建或打開共享內存

　　②將共享內存映射到進程的虛擬地址空間

　　③通過映射的虛擬地址進行各種內存操作

　　④解除映射關系

　　⑤刪除共享內存

　　int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

　　key：標識符（多個進程通過相同的標識符打開同一塊共享內存）

　　size：創建時所開辟的空間大小（以內存頁為單位）

　　shmflg：打開方式 + 創建權限--IPC_CREAT|IPC_EXCL|0664

　　返回值：成功返回一個非負整數--操作句柄；失敗返回-1

　　void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

　　shmid：shmget返回的操作句柄

　　shmaddr：映射地址，通常設置為NULL

　　shmflg：映射成功后的訪問方式；SHM_RDONLY-只讀；0-讀寫

　　返回值：成功則返回映射后的首地址；失敗返回(void *)-1

　　int shmdt(const void *shmaddr);

　　shmaddr：映射后的首地址

　　返回值：成功返回0；失敗返回-1

　　int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

　　shmid：shmget返回的操作句柄

　　cmd：操作類型--IPC_RMID 標記共享內存為被銷毀

　　buf：對于IPC_RMID，成功返回0，失敗發返回-1

　　·消息隊列

　　本質：內核中的一個優先級隊列，多個進程通過訪問同一個隊列，向隊列中添加或者獲取節點而實現進程間的數據塊傳輸

　　特性：自帶同步與互斥，生命周期隨內核

　　·信號量

　　本質：內核中的一個計數器 + pcb等待隊列

　　作用：用于實現進程間的同步與互斥，協調進程對臨界資源的訪問

　　P操作：計數器-1，判斷若計數小于0則阻塞進程

　　V操作：計數器+1，喚醒一個阻塞的進程

　　通過自身的計數器對資源進行計數，通過計數判斷進程對資源的獲取是否合理，不合理則阻塞。等待產生一個資源之后，喚醒阻塞的進程

　　同步的實現：通過計數器對資源進行計數，在獲取資源之前進行P操作

　　互斥的實現：計數器為1，表示資源只有一個，進程訪問資源之前進行P操作，訪問完畢后進行V操作。

（編輯：武林網）

上一篇：Linux進程調度的邏輯介紹

下一篇：Linux文件系統的目錄和操作有什么