Linux进程间通信：管道、信号、信号量、共享内存与消息队列

"第8章 进程间通信.ppt" 在计算机系统中，进程间通信（IPC，Inter-Process Communication）是多个并发运行的进程之间交换数据的方式，它是操作系统中实现多任务协作和同步的重要机制。Linux系统提供了丰富的进程间通信手段，这些手段主要分为传统的UNIX IPC方式、System V IPC以及POSIX IPC。 1. **Linux下进程间通信概述** Linux继承了UNIX系统的进程通信方式，并结合了System V和Berkeley套接字（Socket）的特性。传统的UNIX IPC包括管道、FIFO（也称为命名管道）、信号；System V IPC则包括System V消息队列、信号量和共享内存；POSIX IPC对应的是POSIX版本的消息队列、信号量和共享内存。Linux还支持基于套接字的网络通信，使得进程间通信不仅限于同一台机器。 2. **管道(Pipe)与有名管道(Named Pipe)** - **管道**：管道是一种半双工通信方式，允许数据在一个方向上传输。它由匿名内存创建，只能在具有亲缘关系的进程间使用，如父子进程或兄弟进程之间。 - **有名管道**：与普通管道类似，但有名管道可以在无亲缘关系的进程间使用，因为它们在文件系统中有一个唯一的名称，允许任何知道这个名称的进程进行读写操作。 3. **信号(Signal)** 信号是一种异步的通信机制，用于进程间的通知和同步。当一个进程接收到信号时，它会根据预定义的处理方式进行响应，比如忽略信号、执行默认操作或者安装自定义的信号处理函数。信号可以用来通知进程发生了某些事件，如硬件异常、程序错误或用户交互。 4. **信号量(Semaphore)** 信号量是一种同步原语，用于解决进程间的资源竞争问题。它可以看作是一个计数器，用于控制多个进程对共享资源的访问。进程通过操作信号量来实现对资源的互斥访问或者同步操作。 5. **共享内存(Shared Memory)** 共享内存允许多个进程访问同一块内存区域，从而实现快速的数据交换。通过映射同一块物理内存到多个进程的地址空间，进程可以直接读写共享内存中的数据，减少了数据复制的开销。 6. **消息队列(Message Queue)** 消息队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，它存储了多个消息，每个消息都有特定的类型。进程可以向消息队列中发送消息，也可以从队列中接收消息。这种方式提供了更大的灵活性，因为消息可以包含不同类型的数据，并且可以按顺序处理。 7. **实验** 学习这些通信方式通常包括编写示例程序，实践创建、读取、写入以及管理这些通信机制，以深入理解它们的工作原理和使用场景。 进程间通信是Linux系统中多进程协作的核心，理解和熟练掌握这些通信手段对于编写高效、可靠的多进程应用程序至关重要。无论是简单地传递控制信息，还是复杂的数据交换，都可以找到适合的通信方式来满足需求。