進程間通信的方式及比較    

進程間通信就是在不同進程之間傳播或交換信息，那么不同進程之間存在著什么雙方都可以訪問的介質呢？進程的用戶空間是互相獨立的，一般而言是不能互相訪問的，唯一的例外是共享內存區。但是，系統空間卻是“公共場所”，所以內核顯然可以提供這樣的條件。除此以外，那就是雙方都可以訪問的外設了。在這個意義上，兩個進程當然也可以通過磁盤上的普通文件交換信息，或者通過“注冊表”或其它數據庫中的某些表項和記錄交換信息。廣義上這也是進程間通信的手段，但是一般都不把這算作“進程間通信”。因為那些通信手段的效率太低了，而人們對進程間通信的要求是要有一定的實時性。

一．Linux下進程間通信的幾種主要手段簡介：

1.管道（Pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用于具有親緣關系進程間的通信，有名管道克服了管道沒有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它還允許無親緣關系進程間的通信；

管道包括三種:1)普通管道PIPE, 通常有種限制,一是半雙工,只能單向傳輸;二是只能在父子進程間使用. 2)流管道s_pipe: 去除了第一種限制,可以雙向傳輸. 3)命名管道:name_pipe, 去除了第二種限制,可以在許多并不相關的進程之間進行通訊.

2.信號（Signal）：信號是比較復雜的通信方式，用于通知接受進程有某種事件發生，除了用于進程間通信外，進程還可以發送信號給進程本身；Linux除了支持Unix早期信號語義函數sigal外，還支持語義符合Posix.1標準的信號函數sigaction（實際上，該函數是基于BSD的，BSD為了實現可靠信號機制，又能夠統一對外接口，用sigaction函數重新實現了signal函數）；

3.報文（Message）隊列（消息隊列）：消息隊列是消息的鏈接表，包括Posix消息隊列systemV消息隊列。有足夠權限的進程可以向隊列中添加消息，被賦予讀權限的進程則可以讀走隊列中的消息。消息隊列克服了信號承載信息量少，管道只能承載無格式字節流以及緩沖區大小受限等缺點。

4.共享內存：使得多個進程可以訪問同一塊內存空間，是最快的可用IPC形式。是針對其他通信機制運行效率較低而設計的。往往與其它通信機制，如信號量結合使用，來達到進程間的同步及互斥。

5.信號量（semaphore）：主要作為進程間以及同一進程不同線程之間的同步手段。

6.套接口（Socket）：更為一般的進程間通信機制，可用于不同機器之間的進程間通信。起初是由Unix系統的BSD分支開發出來的，但現在一般可以移植到其它類Unix系統上：Linux和System V的變種都支持套接字。

二．相關問題

FAQ1: 管道與文件描述符,文件指針的關系?

答: 其實管道的使用方法與文件類似,都能使用read,write,open等普通IO函數. 管道描述符類似于文件描述符. 事實上, 管道使用的描述符, 文件指針和文件描述符最終都會轉化成系統中SOCKET描述符. 都受到系統內核中SOCKET描述符的限制. 本質上LINUX內核源碼中管道是通過空文件來實現.

FAQ2: 管道的使用方法?

答: 主要有下面幾種方法: 1)pipe, 創建一個管道,返回2個管道描述符.通常用于父子進程之間通訊. 2)popen, pclose: 這種方式只返回一個管道描述符,常用于通信另一方是stdin or stdout; 3)mkpipe: 命名管道, 在許多進程之間進行交互.

FAQ3: 管道與系統IPC之間的優劣比較?

答: 管道: 優點是所有的UNIX實現都支持, 并且在最后一個訪問管道的進程終止后,管道就被完全刪除;缺陷是管道只允許單向傳輸或者用于父子進程之間.

 系統IPC: 優點是功能強大,能在毫不相關進程之間進行通訊; 缺陷是關鍵字KEY_T使用了內核標識,占用了內核資源,而且只能被顯式刪除,而且不能使用SOCKET的一些機制,例如select,epoll等.

FAQ4: WINDOS進程間通信與LINUX進程間通信的關系?

答: 事實上,WINDOS的進程通信大部分移植于UNIX, WINDOS的剪貼板,文件映射等都可從UNIX進程通信的共享存儲中找到影子.

FAQ5: 進程間通信與線程間通信之間的關系?\

答: 因為WINDOWS運行的實體是線程, 狹義上的進程間通信其實是指分屬于不同進程的線程之間的通訊.而單個進程之間的線程同步問題可歸并為一種特殊的進程通信.它要用到內核支持的系統調用來保持線程之間同步. 通常用到的一些線程同步方法包括:Event, Mutex, 信號量Semaphore, 臨界區資源等.

三．進程間通信各種方式效率比較

注:無連接: 指無需調用某種形式的OPEN,就有發送消息的能力

流控制: 如果系統資源短缺或者不能接收更多消息,則發送進程能進行流量控制

參考自：http://blog.chinaunix.net/uid-21411227-id-1826900.html