进程间的通信机制
来源:互联网 发布:律师行业 知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/06/08 15:42
一.Linux下进程间通信的几种主要手段简介:
1.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;
管道包括三种:1)普通管道PIPE, 通常有种限制,一是半双工,只能单向传输;二是只能在父子进程间使用. 2)流管道s_pipe:去除了第一种限制,可以双向传输. 3)命名管道:name_pipe, 去除了第二种限制,可以在许多并不相关的进程之间进行通讯.
2.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);
3.报文(Message)队列(消息队列):消息队列是消息的链接表,包括Posix消息队列systemV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。
4.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。
5.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。
6.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。
二.相关问题
FAQ1: 管道与文件描述符,文件指针的关系?
答: 其实管道的使用方法与文件类似,都能使用read,write,open等普通IO函数. 管道描述符类似于文件描述符. 事实上, 管道使用的描述符, 文件指针和文件描述符最终都会转化成系统中SOCKET描述符. 都受到系统内核中SOCKET描述符的限制. 本质上LINUX内核源码中管道是通过空文件来实现.
FAQ2: 管道的使用方法?
答: 主要有下面几种方法: 1)pipe, 创建一个管道,返回2个管道描述符.通常用于父子进程之间通讯. 2)popen, pclose: 这种方式只返回一个管道描述符,常用于通信另一方是stdin or stdout; 3)mkpipe: 命名管道, 在许多进程之间进行交互.
FAQ3: 管道与系统IPC之间的优劣比较?
答: 管道: 优点是所有的UNIX实现都支持, 并且在最后一个访问管道的进程终止后,管道就被完全删除;缺陷是管道只允许单向传输或者用于父子进程之间.
系统IPC: 优点是功能强大,能在毫不相关进程之间进行通讯; 缺陷是关键字KEY_T使用了内核标识,占用了内核资源,而且只能被显式删除,而且不能使用SOCKET的一些机制,例如select,epoll等.
FAQ4: WINDOS进程间通信与LINUX进程间通信的关系?
答: 事实上,WINDOS的进程通信大部分移植于UNIX, WINDOS的剪贴板,文件映射等都可从UNIX进程通信的共享存储中找到影子.
FAQ5: 进程间通信与线程间通信之间的关系?\
答: 因为WINDOWS运行的实体是线程, 狭义上的进程间通信其实是指分属于不同进程的线程之间的通讯.而单个进程之间的线程同步问题可归并为一种特殊的进程通信.它要用到内核支持的系统调用来保持线程之间同步. 通常用到的一些线程同步方法包括:Event, Mutex, 信号量Semaphore, 临界区资源等.
三.进程间通信各种方式效率比较
类型
无连接
可靠
流控制
记录
消息类型优先级
普通PIPE
N
Y
Y
N
流PIPE
N
Y
Y
N
命名PIPE(FIFO)
N
Y
Y
N
消息队列
N
Y
Y
Y
信号量
N
Y
Y
Y
共享存储
N
Y
Y
Y
UNIX流SOCKET
N
Y
Y
N
UNIX数据包SOCKET
Y
Y
N
N
注:无连接: 指无需调用某种形式的OPEN,就有发送消息的能力
流控制: 如果系统资源短缺或者不能接收更多消息,则发送进程能进行流量控制
优先级反转:
如果任务之间由于有共享资源出现了竞争或者死锁,是会严重影响系统安全的。因此uC/OS对共享资源提供了保护机制。一般情况下使用的是信号量方法。创建一个信号量并对他进行初始化,当一个任务需要使用一个共享资源时,他必须先申请得到这个信号量。在这个过程中即使有优先权更高的任务进入了就绪态,因为无法得到信号量,也不能使用该资源。在uC/OS中称为优先级反转。简单地说,就是高优先级任务必须等待低优先级任务的完成。
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