本篇文章給大家?guī)砹岁P(guān)于linux進程間通信的相關(guān)知識，其中包括管道、匿名管道、共享內(nèi)存等相關(guān)問題，希望對大家有幫助。

·進程間通信：操作系統(tǒng)為系統(tǒng)提供的用于實現(xiàn)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(jù)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(nèi)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(zhì)：在內(nèi)核中開辟一塊緩沖區(qū)（內(nèi)核空間中的一塊內(nèi)存）

原理：多個進程通過訪問同一塊內(nèi)核中的緩沖區(qū)實現(xiàn)通信（復(fù)制緩沖區(qū)的操作句柄）

分類：匿名管道：緩沖區(qū)沒有標(biāo)識符，只能用于具有親緣關(guān)系的進程間通信

命名管道：緩沖區(qū)具有標(biāo)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(dāng)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

返回值：成功返回0；失敗返回-1

特性：只能用于具有親緣關(guān)系的進程間通信

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

讀寫特性：若管道中沒有數(shù)據(jù)，則read會阻塞

若管道中數(shù)據(jù)滿了，則write會阻塞

所有的管道的讀端被關(guān)閉，則繼續(xù)write則會觸發(fā)異常，導(dǎo)致進程崩潰退出

所有的管道的寫端被關(guān)閉，則繼續(xù)read則會讀完數(shù)據(jù)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(yīng)將不使用的那一端關(guān)閉。

· 命名管道：本質(zhì)是 內(nèi)核中的一塊緩沖區(qū)，具有標(biāo)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(biāo)識符就是一個可見于文件系統(tǒng)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(nèi)核中的緩沖區(qū)實現(xiàn)通信

命令操作：mkfifo filename 創(chuàng)建一個命名管道文件

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

pathname：文件名稱；mode：創(chuàng)建權(quán)限

返回值：成功返回0；失敗返回-1

·總結(jié)：管道的本質(zhì)：內(nèi)核空間中的一塊緩沖區(qū)

原理：多個進程通過訪問同一塊緩沖區(qū)實現(xiàn)數(shù)據(jù)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(guān)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(jié)流傳輸服務(wù)：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(guān)閉則write異常；所有寫端關(guān)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(xiàn)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(xiàn)：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(xiàn)：管道沒有數(shù)據(jù)則read阻塞，管道數(shù)據(jù)寫滿則write阻塞

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

·共享內(nèi)存：用于實現(xiàn)進程間的數(shù)據(jù)共享

本質(zhì)：一塊物理內(nèi)存

原理：開辟一塊物理內(nèi)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(xiàn)數(shù)據(jù)共享

特性：最快的進程間通信方式，生命周期隨內(nèi)核

共享內(nèi)存通過虛擬地址直接訪問物理內(nèi)存，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，相對于其他方式需要將數(shù)據(jù)拷貝到內(nèi)核，使用時拷貝到用戶態(tài)，少了兩次數(shù)據(jù)拷貝操作

注意事項：對共享內(nèi)存的操作需要注意安全問題

操作流程：

①創(chuàng)建或打開共享內(nèi)存

②將共享內(nèi)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(nèi)存操作

④解除映射關(guān)系

⑤刪除共享內(nèi)存

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

key：標(biāo)識符（多個進程通過相同的標(biāo)識符打開同一塊共享內(nèi)存）

size：創(chuàng)建時所開辟的空間大小（以內(nèi)存頁為單位）

shmflg：打開方式 + 創(chuàng)建權(quán)限–IPC_CREAT|IPC_EXCL|0664

返回值： 成功返回一個非負整數(shù)–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(shè)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(biāo)記共享內(nèi)存為被銷毀

buf：對于IPC_RMID，成功返回0，失敗發(fā)返回-1

·消息隊列

本質(zhì)：內(nèi)核中的一個優(yōu)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(jié)點而實現(xiàn)進程間的數(shù)據(jù)塊傳輸

特性：自帶同步與互斥，生命周期隨內(nèi)核

·信號量

本質(zhì)：內(nèi)核中的一個計數(shù)器 + pcb等待隊列

作用：用于實現(xiàn)進程間的同步與互斥，協(xié)調(diào)進程對臨界資源的訪問

P操作：計數(shù)器-1，判斷若計數(shù)小于0則阻塞進程

V操作：計數(shù)器+1，喚醒一個阻塞的進程

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

同步的實現(xiàn)：通過計數(shù)器對資源進行計數(shù)，在獲取資源之前進行P操作

互斥的實現(xiàn)：計數(shù)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