Linux进程间通信实践：管道、信号量与共享存储

"这篇文档是关于Linux进程间通信的教程，涵盖了管道、信号量、消息队列和共享存储等通信机制。特别强调了管道通信的实验，通过创建一个简单的程序来演示如何使用`pipe()`系统调用建立管道，并通过`read()`和`write()`进行数据的读写操作。" 在Linux操作系统中，进程间通信（IPC，Inter-Process Communication）是不同进程之间交换数据的重要手段。实验三介绍了几种主要的IPC机制，包括管道、信号量、消息队列和共享存储区。这里我们将重点讨论管道通信。 1. **管道通信**：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动。在实验中，通过`pipe()`系统调用创建了一个管道，它返回一个文件描述符数组`fd[2]`，`fd[0]`表示读端，`fd[1]`表示写端。当两个子进程（P1和P2）分别向管道的写端写入信息时，父进程可以从读端读取这些信息。在实验代码中，`fork()`用于创建子进程，`lockf()`则用于对管道的写端加锁，确保数据写入的顺序。 2. **`pipe()`系统调用**：这个调用创建一个匿名管道，返回一个文件描述符对，可以视为一个特殊的文件。通常，一个进程写入的数据会被另一个进程读取。管道的容量有限，且数据不可寻址，一旦读取的数据被消费，就无法再次读取。 3. **`read()`和`write()`系统调用**：这两个调用分别用于从管道读取和向管道写入数据。`read()`将指定长度的数据从文件描述符读入缓冲区，`write()`则将缓冲区的数据写入指定的文件描述符。在实验中，子进程使用`write()`写入信息，父进程使用`read()`按照特定顺序读取。 4. **实验中的代码示例**：在给出的代码片段中，`sprintf()`用于格式化字符串，然后将其写入管道。子进程1加锁确保其先写入，子进程2随后写入。父进程等待读取这两个进程发送的消息，保证了数据读取的顺序性。 5. **其他IPC机制**：除了管道，Linux还提供了其他多种进程间通信方式。例如，**信号量（Semaphore）**用于同步多个进程的访问，防止数据竞争；**消息队列（Message Queue）**允许进程异步发送和接收结构化数据；**共享存储区（Shared Memory）**让多个进程可以直接访问同一块内存，提高通信效率。 理解并熟练掌握这些通信机制对于开发多进程应用至关重要，因为它们允许进程之间有效地协调工作，实现复杂的系统设计。在实际编程中，开发者需要根据具体需求选择合适的通信方式，以达到高效、安全的进程间数据交换。