进程通信
- 进程间通信(Inter-Process Communication,IPC)是指两个进程之间产生数据交互。
- 进程是分配系统资源的单位(包括内存地址空间),因此各进程拥有的内存地址空间相互独立。
- 为了保证安全,一个进程不能直接访问另一个进程的地址空间,所以需要操作系统给进程之间的通信提供支持。
1.共享存储
- 设置一个共享内存区域,并映射到进程的虚拟地址空间。
- 为避免出错,各个进程对共享空间的访问应该是互斥的。(由通信进程自己负责实现互斥)
- 各个进程可使用操作系统内核提供的同步互斥工具(如P、V操作)。
1.基于数据结构的共享
比如共享空间里只能放一个长度为10的数组。
这种共享方式速度慢、限制多,是一种低级通信方式。
2.基于存储区的共享
操作系统在内存中划出一块共享存储区,数据的形式、存放位置都由通信进程控制,而不是操作系统。
这种共享方式速度很快,是一种高级通信方式。
2.消息传递
进程间的数据交换以格式化的消息(Message)为单位。
传递结构化的消息(消息头/消息体)
进程通过操作系统提供的“发送消息/接收消息”两个原语进行数据交换。
1.直接通信方式
消息直接挂到接收进程的消息队列里。
消息发送进程要指明接收进程的ID
2.间接(信箱)通信方式
- 通过“信箱”间接地通信。因此又称“信箱通信方式”。
- 消息先发到中间体(信箱)。
- 可以多个进程往同一个信箱send消息,也可以多个进程从同一个信箱中receive消息。
3.管道通信
“管道”是一个特殊的共享文件,又名pipe文件。
其实就是在内存中开辟一个大小固定的内存缓冲区(先进先出的循环队列)。
- 管道只能采用半双工通信,某一时间段内只能实现单向的传输。如果要实现双向同时通信,则需要设置两个管道。
- 各进程要互斥地访问管道(由操作系统实现)
- 当管道写满时,写进程将阻塞,直到读进程将管道中的数据取走,即可唤醒写进程。
- 当管道读空时,读进程将阻塞,直到写进程往管道中写入数据,即可唤醒读进程。
- 管道中的数据一旦被读出,就彻底消失。因此,当多个进程读同一个管道时,可能会错乱。对此,通常有两种解决方案:①一个管道允许多个写进程,一个读进程②允许有多个写进程,多个读进程,但系统会让各个读进程轮流从管道中读数据(Linux的方案)。
注:
- 写进程往管道写数据,即便管道没被写满,只要管道没空,读进程就可以从管道读数据
- 读进程从管道读数据,即便管道没被读空,只要管道没满,写进程就可以往管道写数据