进程间通信

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对常见的进程间通信的总结

进程间通信方式

每个进程各自有不同的用户地址空间,任何一个进程的全局变量在另一个进程中都看不到，所以进程之间要交换数据必须通过内核,在内核中开辟一块缓冲区,进程A把数据从用户空间拷到内核缓冲区,进程B再从内核缓冲区把数据读走,内核提供的这种机制称为进程间通信。

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1 管道模型

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> #include <unistd.h>
> /** fd[1]的输出是fd[0]的输入。
>  * @return 0:成功 1:出错
>  * @param fd[0] 管道的读端
>  * @param fd[1] 管道的写端
>  */
> int pipe (int fd[2]);
>

1.1 匿名管道( Anonymous Pipes)

只能在管道创建进程及其后代之间通信

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$ ps -ef | grep 关键字 | awk '{print $2}' | xargs kill -9

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管道父子通信的步骤:

  1. 父进程创建管道，得到两个文件描述符指向管道两端
  2. 父进程fork出子进程，子进程也有两个文件描述符指向同一管道
  3. 父进程关闭fd[0]，子进程关闭fd[1](只能单向通信)

管道兄弟通信步骤：

  1. 在上面的最后一步改为父进程关闭fd[1]，子进程关闭fd[0]，再fork另外一个子进程B

  2. shell保留的读取端的fd[0]也被复制到了子进程B中，只要父进程关闭fd[0]，管道双方就换成了A 和B

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#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
  int fds[2];
  if (pipe(fds) == -1)
    perror("pipe error");

  pid_t pid;
  pid = fork();
  if (pid == -1)
    perror("fork error");

  if (pid == 0){
    dup2(fds[1], STDOUT_FILENO); // 将 STDOUT_FILENO 指向创建的管道文件
    close(fds[1]);
    close(fds[0]);
    execlp("ps", "ps", "-ef", NULL);
  } else {
    dup2(fds[0], STDIN_FILENO);  // 将 STDIN_FILENO 指向创建的管道文件
    close(fds[0]);
    close(fds[1]);
    execlp("grep", "grep", "systemd", NULL);
  }
  
  return 0;
}

1.2 命名管道

通过管道文件名, 可以在任意进程之间通信

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$ mkfifo hello
$ echo "hello world" > hello

another shell
$ cat < hello
hello world

实际上是内核里面的一串缓存

2 消息队列

信息复制两次，额外的CPU消耗；不合适频繁或信息量大的通信；

3 共享内存

无须复制，共享缓冲区直接付附加到进程虚拟地址空间，速度快；但进程间的同步问题操作系统无法实现，必须各进程利用同步工具解决；

4 信号量

常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段

5 信号

不适用于信息交换，更适用于进程中断控制，比如非法内存访问，杀死某个进程等；

6 套接字

略，使用参考ICMP重定向实验