站長資訊網本篇文章給大家帶來了關于linux進程間通信的相關知識，其中包括管道、匿名管道、共享內存等相關問題，希望對大家有幫助。
·進程間通信：操作系統為系統提供的用于實現進程間通信的方式
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：在內核中開辟一塊緩沖區（內核空間中的一塊內存）
原理：多個進程通過訪問同一塊內核中的緩沖區實現通信（復制緩沖區的操作句柄）
分類：匿名管道：緩沖區沒有標識符，只能用于具有親緣關系的進程間通信
命名管道：緩沖區具有標識符，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系的進程間通信
匿名管道沒有標識符，無法被其他進程找到，只能通過子進程復制父進程的方式獲取到操作句柄實現通信
讀寫特性：若管道中沒有數據，則read會阻塞
若管道中數據滿了，則write會阻塞
所有的管道的讀端被關閉，則繼續write則會觸發異常，導致進程崩潰退出
所有的管道的寫端被關閉，則繼續read則會讀完數據后返回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，應將不使用的那一端關閉。
· 命名管道：本質是 內核中的一塊緩沖區，具有標識符，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
命名管道的標識符就是一個可見于文件系統的管道類型文件
多個進程通過打開同一個管道文件，訪問同一塊內核中的緩沖區實現通信
命令操作：mkfifo filename 創建一個命名管道文件
函數操作：int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
pathname：文件名稱；mode：創建權限
返回值：成功返回0；失敗返回-1
·總結：管道的本質：內核空間中的一塊緩沖區
原理：多個進程通過訪問同一塊緩沖區實現數據傳輸
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
提供字節流傳輸服務：有序的、可靠的、基于連接的一種流式傳輸
基于連接：所有讀端關閉則write異常；所有寫端關閉則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：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：管道沒有數據則read阻塞，管道數據寫滿則write阻塞
③生命周期隨進程：不人為干預情況下，所有打開管道的進程退出后，管道緩沖區被釋放
·共享內存：用于實現進程間的數據共享
本質：一塊物理內存
原理：開辟一塊物理內存空間，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，進而實現數據共享
特性：最快的進程間通信方式，生命周期隨內核
共享內存通過虛擬地址直接訪問物理內存，實現數據共享，相對于其他方式需要將數據拷貝到內核，使用時拷貝到用戶態，少了兩次數據拷貝操作
注意事項：對共享內存的操作需要注意安全問題
操作流程：
①創建或打開共享內存
②將共享內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存操作
④解除映射關系
⑤刪除共享內存
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
key：標識符（多個進程通過相同的標識符打開同一塊共享內存）
size：創建時所開辟的空間大小（以內存頁為單位）
shmflg：打開方式 + 創建權限–IPC_CREAT|IPC_EXCL|0664
返回值： 成功返回一個非負整數–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 標記共享內存為被銷毀
buf：對于IPC_RMID，成功返回0，失敗發返回-1
·消息隊列
本質：內核中的一個優先級隊列，多個進程通過訪問同一個隊列，向隊列中添加或者獲取節點而實現進程間的數據塊傳輸
特性：自帶同步與互斥，生命周期隨內核
·信號量
本質：內核中的一個計數器 + pcb等待隊列
作用：用于實現進程間的同步與互斥，協調進程對臨界資源的訪問
P操作：計數器-1，判斷若計數小于0則阻塞進程
V操作：計數器+1，喚醒一個阻塞的進程
通過自身的計數器對資源進行計數，通過計數判斷進程對資源的獲取是否合理，不合理則阻塞。等待產生一個資源之后，喚醒阻塞的進程
同步的實現：通過計數器對資源進行計數，在獲取資源之前進行P操作
互斥的實現：計數器為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
