Linux操作系统|【Linux】进程间通信（匿名管道、命名管道、共享内存）运维|服务器|linux

进程间通信

引言
进程通信
进程间通信发展
进程间通信分类
管道
- 匿名管道
- 命名管道
- 共享内存
信号量

引言通信的本质是传递数据，是互相的。
进程间不能直接相互传递数据，进程具有独立性，所有的数据操作，都会发生写时拷贝，一定要通过中间媒介的方式来进行通信。
进程间通信的本质：让不同的进程先看到同一份资源（内存空间）。
进程通信目的：
数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程。
资源共享：多个进程之间共享同样的资源。
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）。
进程控制：有些进程希望完全控制另一个进程的执行，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。
进程间通信发展 1.管道
2.System V进程间通信
3.POSIX进程间通信
进程间通信分类 【Linux操作系统|【Linux】进程间通信（匿名管道、命名管道、共享内存）】管道：
1.匿名管道pipe
2.命名管道
System V IPC
1.System V消息内存
2.System V共享内存
3.System V信号量
POSIX IPC
1.消息队列
2.共享内存
3.信号量
4.互斥量
5.条件变量
6.读写锁
管道

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匿名管道供具有血缘关系的进程，进行进程间通信。（常见于父子）
管道只能进行单向数据通信。
因此，父子进程关闭不需要的文件描述符，来达到构建单向通信的信道的目的。

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为什么曾经要打开？
不打开读写，子进程拿到的文件打开方式必定和父进程一样，无法通信。
建立管道代码：

#include #include #include #include #include int main() { int pipe_fd[2] = {0}; if(pipe(pipe_fd) < 0) { perror("pipe"); return 1; } printf("%d", %d\n",pipe_fd[0],pipe_fd[1]); pid_t id = fork(); if(id<0) { perror("fork"); return 2; } else if(id == 0) { //关闭读 close(pipe_fd[0]); const char *msg = "hello parent ,i am child"; int count =5; while(count) { write(pipe_fd[1],msg,strlen(msg)); sleep(1); count--; } close(pipe_fd[1]); exit(0); } else { //关闭写 close(pipe_fd[1]); char buffer[64]; while(1) { buffer[0] = 0; ssize_t size = read(pipe_fd[0],buffer,sizeof(buffer) - 1); if(size>0) { buffer[size] = 0; printf("parent get message from child# %s\n",buffer); } else if(size == 0) { printf("pipe file close,child quit!\n"); break; } else { //........... } } int status = 0; if(waitpid(id,&status,0)>0) { printf("child quit,wait success!\n"); } close(pipe_fd[0]); } return 0; }

进程间同步：
如果管道里面没有消息，父进程（读端）在等待，等管道内部有数据就绪（子进程写入）。
如果管道里面写端已经写满了。继续写入是不能写的，它在等待，等待管道内部有空闲空间（父进程读走）。
管道本身就是一个文件。
管道的特性：
1.管道自带同步机制！
2.管道是单向通信的!
3.管道是面向字节流的！
4.管道只能保证是具有血缘关系的进程进行通信，常用于父子进程。
5.管可以保证一定程度的数据读取的原子性！
进程退出，曾经打开的文件也会被关掉。管道也是文件，管道的生命周期随进程！
读取关闭，一直写，毫无意义。本质就是在浪费系统资源，写进程会立马被OS终止掉！

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命名管道不相关的进程之间进行进程间通信叫做命名管道。
匿名管道：父子共享文件的特征
命名管道：文件路径具有唯一性，让进程看到同一个文件
共享内存进程间通信的本质：要先让不同的进程看到同一份资源！
1.OS申请一块物理内存空间
2.OS将该内存映射进对应进程的共享区中（堆栈之间）
3.OS可以将映射之后的虚拟地址返回给用户
1.申请共享内存
2.进程1和进程2分别挂接对应的共享内存到自己的地址空间（共享区）
3.双方就看到了同一份资源！即可以进行正常通信了！
操作系统内部提供了通信机制的（IPC）ipc模块
查看共享内存：ipcs -m
所有的ipc资源都是随内核的，不随进程。
删除共享内存：ipcrm -m shmid号

//创建key key_t k = ftok(PATH_NAME,PROJ_ID); //申请共享内存 int shmid = shmget(k,SIZE,IPC_CREAT|IPC_EXCL); //共享内存如果不存在，创建；如果存在，出错返回。 //释放共享内存 shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL); //将当前进程和共享内存进行关联 char* start = (char*)shmat(shmid,NULL,0); //将当前进程和共享内存去关联 shmdt(start);

1.共享内存的生命周期随OS
2.共享内存不提供任何同步与互斥的操作，双方彼此独立
3.共享内存是所有的进程间通信中，速度最快的
共享内存的大小：系统在分配shm的时候，是按照4kb为基本单位的。
key：是一个用户层生成的唯一键值，核心作用是为了区分“唯一性”，不能用来进行IPC资源的操作！
shmid：是一个系统给我们返回的IPC资源标识符，用来进行操作IPC资源。
类比：
key，文件的inode号
shmid，文件的fd
信号量 1.让进程看到同一份资源（内存空间），这份资源叫做临界资源。
2.进程内的所有代码，不是全部的代码都在访问临界资源，而是只有一部分在访问。可能造成数据不一致问题的是这部分少量的代码。（临界区代码）
3.为了避免数据不一致，保护临界资源，需要对临界区代码进行某种保护。（方法叫做互斥）
4.互斥：一部分空间任何时候，有且只能有一个进程在进行访问。串行化的执行（锁，二元信号量）
5.加锁和解锁是有对应的代码的。本质：对临界区进行加锁和解锁，完成互斥操作。
信号量：本质是一个计数器。（用来描述临界资源中，资源数目的计数器）
申请信号量：P操作（计算器减减）
释放信号量：V操作（计数器加加）
PV操作的伪代码：

P: begin: Lock(); if(count<=0) { goto begin; } else { count--; } Unlock(); //内部访问临界资源。V: Lock(); count++; Unlock();

1.多个进程不能操作同一个count值
2.信号量是保护临界资源的安全性
信号量本身就是一个临界资源。
1.信号量，多进程环境下，如何保证信号量被多个进程看到？
semget，semctl，ftok() ---->Key ----->IPC
2.如果信号量的计数器的值是：1
则为1，0两种结果，二元信号量---->就是一种互斥语义。