linux系统进程间通信的方式
Linux系统中进程间通信是非常重要的,因为在现实应用程序中,进程之间需要相互协作完成任务。Linux系统提供了多种方式让进程之间可以互相通信,包括管道、消息队列、信号、共享内存、Socket等。
1. 管道(pipe)
管道是一种比较简单的进程间通信方法,它是一种单向通信机制,只能在具有父子关系的进程之间使用。管道可以实现进程间数据的传递,比如一个进程可以把数据写入管道,而另一个进程从管道中读取数据。管道在内部实现中使用了缓冲区,可以缓存一定量的数据,不过它的缓存大小是有限的,不能够实现无限存储。
管道可以分为两种类型,一种是无名管道(unnamed pipe),另一种是有名管道(named pipe)。无名管道在创建后只能被具有亲缘关系的进程使用,而有名管道可以让其他进程也可以使用。
无名管道的创建可以使用pipe()系统调用,例如:
```c int fd[2]; pipe(fd); ```
这会创建一个长度为2的整形数组,其中fd[0]用来读取数据,fd[1]用来写入数据。写入的数据可以通过write()系统调用传输,而读取数据可以通过read()系统调用传输。
2. 消息队列(message queue)
消息队列是另一种经常使用的进程间通信方法,它可以实现多个进程之间的通信。不同进程可以通过消息队列来传递具有特定格式的消息,消息队列通过内核维护,因此消息队列可以在不同进程间共享,但是不能在不同机器间共享。
消息队列和管道类似,也有一定的缓存空间,因此可以实现异步通信。消息队列在发送前需要给消息建立特定的格式,这个格式可以为结构体,用于存储各种信息,例如发送者、接收者、消息内容等。发送者使用msgsnd()系统调用将消息放入消息队列中,而接收者可以使用msgrcv()系统调用来接收消息。
消息队列支持多种参数,例如IPC_CREAT、IPC_EXCL、MSG_NOERROR等,可以用来控制消息队列的属性。
3. 信号(signal)
信号是一种轻量级的进程间通信机制,可以用来传递基本的信息和通知,例如中断处理器例程的中断号、命令终止进程等。信号的发送和处理可以跨越不同的进程,任何进程都可以向另一个进程发送信号,只要它知道了接收进程的进程ID(PID)。
对于进程来说,信号是不可靠的,因为它们可能丢失或者是被忽略。在信号处理程序中,可以改变处理信号的方式,比如可以忽略某些信号、终止进程、停止进程等。
在linux中的信号有20多种信号类型,一些常用的信号处理程序:
```c void (*signal(int signum, void (*handler)(int)))(int); int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact); ```
signal()函数是一个早期的信号处理函数,它用于安装信号处理程序。而sigaction()函数是一个较新的信号处理函数,这个函数提供更加精细的控制信号处理程序的功能。
4. 共享内存(shared memory)
共享内存是另一种常见的进程间通信方式,它可以用于内存中数据的共享和传输。和前面介绍的所有通信方式不同,共享内存不需要通过内核传输数据,而是可以直接在进程之间传输数据。因此共享内存可以实现高速的数据传输,比如在各种并行计算技术中就需要使用共享内存来交换数据。
共享内存可以通过shmget()函数来创建,它会返回一个共享内存标识符,然后可以通过shmat()函数来连接到共享内存。使用共享内存时,需要注意进程同步问题,因为多个进程都可以访问共享内存。
5. Socket进程通信方式
Socket是一种实现网络通信的进程间通信方法。Socket将网络通信封装成一组标准接口,使得进程可以通过Socket接口来访问网络。在Socket通信中,两个进程可以通过网络协议进行通信,比如TCP/IP协议、UDP/IP协议等。
在Socket中需要先创建套接字(socket)结构,然后通过connect()函数建立连接,最后通过read()和write()函数来进行数据传输。Sockets可以在不同的机器上进行,因此可以用于实现分布式系统中的进程间通信。
总结
本文介绍了Linux系统中五种常见的进程间通信方式,分别是管道、消息队列、信号、共享内存和Socket。虽然每种通信方式都有自己的优缺点,但是在实现各种不同应用程序中,往往需要使用到多种不同通信方式的组合。在实际编写程序时,应该选择最适合自己应用的通信方式。
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