Linux之进程间通信

1.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

资源共享：多个进程之间共享同样的资源。

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）。

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。

进程间通信的本质：让不同的进程看到同一份“资源”。

2.进程间通信分类

管道

匿名管道 pipe

命名管道

System V IPC

System V 消息队列

System V 共享内存

System V 信号量

POSIX IPC

消息队列

共享内存

信号量

互斥量

条件变量

读写锁

下面只详细介绍匿名管道，命名管道，System V共享内存。

管道

管道是单向通信的，管道是基于文件的，生命周期随进程

管道提供的是面向“流”式通信的，管道提供了访问控制。

3.匿名管道

fd ：文件描述符数组 , 其中 fd[0] 表示读端 , fd[1] 表示写端（可以把0理解成嘴巴（读），把1理解成笔（写））

返回值 : 成功返回 0 ，失败返回错误代码

匿名管道原理图

匿名管道是让具有“血缘关系”的进程进行通信的。

创建完匿名管道之后，让父进程关闭"读"，让子进程关闭“写”，这样就实现了“一个读，一个写”。

父子进程通过匿名管道进行通信，通信的内容没必要进行刷盘（持久化）。

当管道内没有数据，read会阻塞

当管道被写满，write会阻塞

当写端fd关闭，read返回0

当读端fd关闭，write操作会产生SIGPIPE信号，进而导致write退出

当要写入的数据量大于PIPE_BUF时，linux将不能保证写入的原子性

当要写入的数据量不大于PIPE_BUF时，linux能保证写入的原子性

4.命名管道

匿名管道的限制条件之一是具有“血缘关系”的进程之间进行通信，要想两个不相关的进程能进行通信，可以使用FIFO文件，即命名管道。

指明要在哪个路径下创建名为XXX的文件，并指明文件对应的权限，通过调用mkfifo创建该文件。

命名管道原理图

由于是在磁盘上创建有名字文件，这点就是和“匿名管道”的区别。

当然，该文件被加载到内存后，进程可以通过指定路径和指定文件名找到该文件，通过该文件进行进程间通信的内容，也不必刷新到磁盘中。

5.System V共享内存

System V共享内存原理图

System V共享内存进行通信比管道快，是因为数据拷贝次数少。

共享内存有关的函数

ftok

该函数是通过指定路径下的文件名，以及一个整数，系统来创建一个随机的key_t类型的值。

通过调用该函数，让不同的进程能创建出相同的key_t 类型的值（即为让不同进程看到同一份“资源”做铺垫）。

shmget

功能：用来创建共享内存

第一个参数是ftok函数创建的随机值，第二个参数是共享内存的大小（建议设置为4096的整数倍），第三个参数如果设置为IPC_CREAT(如果存在，则获取之，如果不存在，则创建)，如果设置为IPC_CREAT | IPC_EXCL ，（如果不存在，则创建，如果存在，则出错返回）

返回值：成功返回一个非负整数，即该共享内存段的标识码；失败返回 -1