（4.4）Linux进程间通信机制

文章目录

• ​​1.进程内存空间布局​​
• ​​2.Linux进程间通信机制​​

• ​​（1）管道​​
• ​​（2）命名管道​​
• ​​（3）XSI IPC机制​​
• ​​（4）IPC对象的key值和ID​​
• ​​（5）XSI IPC机制的使用规律​​

1.进程内存空间布局

• 进程和进程之间存在独立的内核资源以及用户空间资源

2.Linux进程间通信机制

（1）管道

• 管道是最古老、最简单的UNIX进程间通信机制
• 管道是一种特殊文件
• 管道的局限性
  半双工：一个进程写，一个进程读
  只能在父子进程之间使用
• filedes:file descripe

函数原型
头文件：unistd.h
int pipe(int fildes[2]);

参数：
程序通过文件描述符fildes[0]和fildes[1]来访问管道

filedes[0]只能用于管道读操作，filedes[1]只能用于管道写操作

写入fildes[1]的数据可以按照先进先出的顺序从fildes[0]中读出

返回值：成功返回0 ，出错返回- 1

（2）命名管道

• 管道只能在父子进程之间使用
• FIFO 也被称为命名管道， FIFO 是一种特殊的文件
  （创建FIFO 类似于创建文件，FIFO 的路径名存在于文件系统中）
• 创建FIFO 之后可以通过文件I/O 对其进行操作
• 非父子进程可以通过文件名来使用FIFO

函数原型
头文件：sys/types.h ，sys/stat.h
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode) ;

 参数：
pathname：文件名（绝对路径）
mode：文件类型、权限等

返回值：成功返回0 ，出错返回- 1

（3）XSI IPC机制

• 信号量集（semaphore set ）：用于实现进程之间的同步与互斥
• 共享内存（shared memory ）：用于在进程之间高效地共享数据，适用于数据量大，速度要求高的场景
• 消息队列（message queue ）：进程之间传递数据的一种简单方法
• 列出IPC对象：三种
  信号量集和消息队列往往是出现在某个瞬时

（4）IPC对象的key值和ID

• Linux 系统中的IPC 对象都是全局的，为每个IPC 对象分配唯一的ID
• 在IPC 操作中通信各方需要通过ID 来指示操作的IPC对象，需要有机地让通信各方(各个进程)获取IPC对象的ID，即：真正创建IPC对象的进程只有一个，其它的进程都是使用该IPC对象
• 创建IPC 对象的进程通过创建IPC 对象函数的返回值可获取ID值，但是未创建IPC 对象的进程如何获取IPC 对象的ID 值并使用该对象呢？
  IPC 机制的 ID 值为动态分配，无法提前约定，不能跨进程传递！
• 多个进程提前约定使用相同的key值做为参数，来创建IPC 对象或打开已经创建的IPC 对象
  如果通信各方（进程）在创建/ 打开IPC 对象时使用相同的key 值：
  ⚫首次使用该key值创建IPC对象的进程将真正创建该IPC对象，并获取其ID值
  ⚫后续使用该key值创建IPC对象的进程都将在内核中找到该IPC对象并打开它，从而获取其ID值(这是因为：进程之间的执行顺序，互相是不知道的)
• IPC 对象与key 值一一对应，因此key 通过ftok 函数来产生独特的key 值，避免重复

头文件： sys/types.h ，sys/ipc.h
key_t ftok( char * pathname, int proj_id )

参数
pathname 是指定的文件名，可以是特殊文件也可以是目录文件）
proj_id 是子序号

如果要确保key_t 值不变，需要确保ftok 所指定的文件名不被删除

（5）XSI IPC机制的使用规律