Linux进程通信详解：管道、消息队列、共享内存等

"Linux 进程通信" 在操作系统中，进程通信是实现多进程协作和同步的重要机制。在Linux环境下，进程通信（IPC）允许不同进程之间交换数据和协调工作。以下将详细介绍Linux支持的几种主要的进程间通信方法以及相关的系统调用。 1. **管道（Pipes）** - **基本原理**：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，由一个进程写入，另一个进程读取。 - **系统调用**：`pipe()` 创建一个管道，`read()` 和 `write()` 用于数据传输。 2. **消息队列（Message Queues）** - **概念**：消息队列是独立于进程的数据结构，允许进程异步通信。 - **系统调用**：`msgget()` 创建或访问消息队列，`msgsnd()` 发送消息，`msgrcv()` 接收消息。 3. **共享内存（Shared Memory）** - **特性**：两个或更多进程可以直接访问同一块内存区域，无需通过数据复制。 - **系统调用**：`shmget()` 获取共享内存，`shmat()` 将共享内存附加到进程地址空间，`shmdt()` 从进程地址空间中分离共享内存，`shmctl()` 对共享内存进行控制。 4. **信号量（Semaphores）** - **作用**：用于进程间的同步，限制对共享资源的并发访问。 - **系统调用**：`semget()` 获取或创建信号量集，`semop()` 执行信号量操作。 5. **套接字（Sockets）** - **适用范围**：不仅限于同一台机器，也可跨网络通信。 - **类型**：包括流式套接字（TCP）、数据报套接字（UDP）等。 - **系统调用**：`socket()` 创建套接字，`bind()` 绑定地址，`listen()` 监听连接，`accept()` 接受连接，`connect()` 建立连接，`send()` 和 `recv()` 传输数据。 在进程控制方面，有以下关键系统调用： 1. **fork()**：创建一个新的进程，新进程（子进程）与调用进程（父进程）具有相同的上下文，但拥有独立的进程ID。 2. **exec()**：通过调用如`execl()`, `execv()`, `execle()`, `execve()`, 或 `execvp()` 系列函数，替换当前进程的内存空间，加载并执行新的程序。 3. **wait()**：使父进程暂停执行，等待子进程结束。通常配合`waitpid()` 和 `waitstatus` 结构体使用，以便获取子进程退出状态信息。 4. **exit()**：结束进程的执行，释放分配给进程的所有资源，并通知父进程。 示例代码中，`fork()` 调用创建了一个新的进程，根据返回值判断进程身份。`exec()` 系列函数则用来执行新的程序，例如`execl()` 用于执行指定路径的程序，后面的参数依次是程序的参数和NULL指针。 Linux提供了一系列丰富的进程间通信机制和进程控制工具，使得在多进程环境中实现复杂的程序设计成为可能。理解和熟练运用这些机制对于编写高效、可靠的多线程和多进程应用程序至关重要。