Linux进程间通信（IPC）

一、进程间通信概述

进程通信有如下一些目的：

A、数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程，发送的数据量在一个字节到几M字节之间

B、共享数据：多个进程想要操作共享数据，一个进程对共享数据的修改，别的进程应该立刻看到。

C、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）。

D、资源共享：多个进程之间共享同样的资源。为了作到这一点，需要内核提供锁和同步机制。

E、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。

本地的进程间通信（IPC）有很多种方式，但可以总结为下面4类：

A、消息传递（管道、FIFO、消息队列）

B、同步（互斥量、条件变量、读写锁、文件和写记录锁、信号量）

C、共享内存（匿名的和具名的）

D、远程过程调用（Solaris门和Sun RPC）

二、Linux下的进程通信手段基本上是从Unix平台上的进程通信手段继承而来的。

而对Unix发展做出重大贡献的两大主力AT&T的贝尔实验室及BSD（加州大学伯克利分校的伯克利软件发布中心）在进程间通信方面的侧重点有所不同。前者对Unix早期的进程间通信手段进行了系统的改进和扩充，形成了“system V IPC”，通信进程局限在单个计算机内；后者则跳过了该限制，形成了基于套接口（socket）的进程间通信机制，通信进程作用在同一个网内的计算机内。Linux则把两者继承了下来。



System
V IPC包括：System V消息队列、System V信号量、System V共享内存区；

最初的Unix
IPC包括：管道、FIFO、信号；

Posix
IPC包括： Posix消息队列、Posix信号量、Posix共享内存区。

有两点需要简单说明一下：

1）由于Unix版本的多样性，电子电气工程协会（IEEE）开发了一个独立的Unix标准，这个新的ANSI
Unix标准被称为计算机环境的可移植性操作系统界面（POSIX）。现有大部分Unix和流行版本都是遵循POSIX标准的，而Linux从一开始就遵循POSIX标准；

2）BSD并不是没有涉足单机内的进程间通信（socket本身就可以用于单机内的进程间通信）。

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三、linux下进程间通信的几种主要手段简介：

管道（Pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信；

信号（Signal）：信号是比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某种事件发生，除了用于进程间通信外，进程还可以发送信号给进程本身；linux除了支持Unix早期信号语义函数sigal外，还支持语义符合Posix.1标准的信号函数sigaction（实际上，该函数是基于BSD的，BSD为了实现可靠信号机制，又能够统一对外接口，用sigaction函数重新实现了signal函数）；

消息（Message）队列：消息队列是消息的链接表，包括Posix消息队列system V消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。

共享内存：使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。

信号量（semaphore）：主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。

套接口（Socket）：更为一般的进程间通信机制，可用于不同机器之间的进程间通信。起初是由Unix系统的BSD分支开发出来的，但现在一般可以移植到其它类Unix系统上：Linux和System V的变种都支持套接字。



注：

Linux进程间通信：管道、信号、信号量、消息队列、共享内存、套接字(socket)

Linux线程间通信：互斥量（mutex），信号量，条件变量

Windows进程间通信：管道、消息队列、共享内存、信号量 （semaphore） 、套接字(socket)

Windows线程间通信：互斥量（mutex），信号量（semaphore）、临界区（critical section）、事件（event）