进程间通信方式

什么是多进程？

进程是程序在计算机上的一次执行活动。当你运行一个程序，你就启动了一个进程。显然，程序是死的(静态的)，进程是活的(动态的)。进程可以分为系统进程和用户进程。凡是用于完成操作系统的各种功能的进程就是系统进程，它们就是处于运行状态下的操作系统本身；用户进程就不必我多讲了吧，所有由你启动的进程都是用户进程。进程是操作系统进行资源分配的单位。

在同一个时间里，同一个计算机系统中如果允许两个或两个以上的进程处于运行状态，这便是多任务。

常见的通信方式

管道pipe

管道允许在进程之间按先进先出的方式传送数据，是进程间通信的一种常见方式。

匿名管道特点：

管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；需要双方通信时，需要建立起两个管道。
匿名管道只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲缘关系的进程）。
管道是基于字节流来通信的。
依赖于文件系统，它的生命周期随进程的结束结束（随进程）。
其本身自带同步互斥效果。

匿名管道实现：

int pipe(int pipefd[2]);
pid_t fork(void);

命名管道FIFO

上述管道虽然实现了进程间通信，但是它具有一定的局限性：首先，这个管道只能是具有血缘关系的进程之间通信；第二，它只能实现一个进程写另一个进程读，而如果需要两者同时进行时，就得重新打开一个管道。为了使任意两个进程之间能够通信，就提出了命名管道（named pipe 或 FIFO）。

命名管道特点：

与管道的区别是它提供了一个路径名与之关联，以FIFO文件的形式存储于文件系统中，能够实现任何两个进程之间通信。而匿名管道对于文件系统是不可见的，它仅限于在父子进程之间的通信。

命名管道实现：

#include <sys/stat.h>
int mknod(const char* path, mode_t mod, dev_t dev);
int mkfifo(const char* path, mode_t mod);

注释：这两个函数都能创建一个FIFO文件，该文件是真实存在于文件系统中的。函数mknod中参数path为创建命名管道的全路径；mod 为创建命名管道的模式，指的是其存取权限；dev为设备值，改值取决于文件创建的种类，它只在创建设备文件是才会用到。

返回值：这两个函数都是成功返回0，失败返回-1。

消息队列MessageQueue

消息队列的特点（与管道对比）：

匿名管道是跟随进程的，消息队列是跟随内核的，也就是说进程结束之后，匿名管道就死了，但是消息队列还会存在（除非显示调用函数销毁）。
管道是文件，存放在磁盘上，访问速度慢，消息队列是数据结构，存放在内存，访问速度快。
管道是数据流式存取，消息队列是数据块式存取。

进程AB利用消息队列通信，A创建消息队列；B用同样的key创建消息队列；然后它们就可以利用消息队列进行通信了。

创建消息队列：

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgget(key_t key, int msgflg);

共享存储SharedMemory

为什么用共享存储区进行通信？因为快！管道是文件，操作慢，消息队列创建操作都有消耗所以慢，共享内存是要创建好两个进程都可以直接对这块内存进行操作，互相都是可见的。

为什么用共享存储区编写程序？因为接口简单！操作绝对比消息队列简单好多。

信号量Semaphore

信号量多用于进程间的同步和互斥。

信号量的工作机制，它可以直接理解成计数器，信号量会有初值（>0），每当有进程申请使用信号量，通过一个P操作来对信号量进行-1操作，当计数器减到0的时候就说明没有资源了，其他进程要想访问就必须等待（比如忙等待或者睡眠），当该进程执行完这段工作（我们称之为临界区）之后，就会执行V操作来对信号量进行+1操作。

进程AB利用信号量通信，A创建信号量、初始化信号量；B用同样的key创建信号量；然后它们就可以利用信号量进行通信了。

信号量的创建：

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
int semget(key_t key, int nsems, int semflg);

信号量的初始化：

int semget(key_t key, int nsems, int semflg);

信号量操作：P、V操作通过一个函数实现

int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);

信号Signal

信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。

信号可以在任何时候发送给某一进程，而无须知道该进程的状态。如果该进程未处于执行状态，则该信号就由内核保存起来，直到该进程恢复执行并传递给它为止。如果一个信号被进程设置为阻塞，则该信号的传递被延迟，直到其阻塞被取消时才被传递给进程。

Linux提供了几十种信号，分别代表着不同的意义。信号之间依靠他们的值来区分，但是通常在程序中使用信号的名字来表示一个信号。通常程序中直接包含<signal.h>就好。

信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，是一种异步通信方式，信号可以在用户空间进程和内核之间直接交互。内核也可以利用信号来通知用户空间的进程。

信号的来源：

硬件来源，例如按下了cltr+C，通常产生中断信号sigint。
软件来源，例如使用系统调用或者命令发出信号。最常用的发送信号的系统函数是kill，raise，setitimer，sigation，sigqueue函数。软件来源还包括一些非法运算等操作。

一旦有信号产生，用户进程对信号产生的相应有三种方式：

执行默认操作，linux对每种信号都规定了默认操作。
捕捉信号，定义信号处理函数，当信号发生时，执行相应的处理函数。
忽略信号，当不希望接收到的信号对进程的执行产生影响，而让进程继续执行时，可以忽略该信号，即不对信号进程作任何处理。
但是有两个信号SIGKILL和SEGSTOP是应用进程无法捕捉和忽略的，这是为了使系统管理员能在任何时候中断或结束某一特定的进程。

套接字Socket

网络编程。

参考

相依