Linux进程间通信：管道、消息队列与共享内存

"本章详细介绍了Linux系统中的进程间通信技术，包括管道、有名管道、消息队列和共享内存等。这些技术使得不同进程能够相互传递信息，实现协同工作。内容来源于华清远见的嵌入式Linux应用开发培训教材，旨在帮助读者掌握各种进程通信方法。" 在Linux操作系统中，进程间通信（IPC, Inter-Process Communication）是让不同进程能交换数据的关键机制。这一章节首先介绍了进程通信的重要性，因为不同进程默认是相互隔离的，需要特定的方法来建立连接。Linux的进程通信机制源于UNIX，并融合了AT&T的System V IPC和BSD的套接字（socket）通信。 **管道（Pipe）** 是最早引入的IPC方式之一，分为无名管道和有名管道（FIFO）。无名管道是半双工的，只能在具有亲缘关系（通常是父子进程）的进程间使用。有名管道则可以在没有亲缘关系的进程间通信，且它在文件系统中有一个路径名，可以看作是一个特殊的文件。 **System V IPC** 包括了System V消息队列、System V信号量和System V共享内存区。这些机制允许进程间更复杂的数据交换和同步操作。消息队列允许进程发送结构化的消息；信号量用于进程间的同步，防止多个进程同时访问临界资源；共享内存区则允许进程直接读写同一块内存，提高了通信效率。 **Posix IPC** 类似于System V IPC，但更标准化，包括Posix消息队列、Posix信号量和Posix共享内存。Posix IPC在兼容性方面更胜一筹，可以在多个遵循Posix标准的系统中使用。 **消息队列** 提供了一种有序的消息传递方式，进程可以向队列中添加消息，其他进程则可以按照一定的顺序读取这些消息。 **共享内存** 允许多个进程访问同一块内存区域，这提供了最快的IPC方式，因为它避免了数据复制。但是，需要额外的同步机制，如互斥锁或信号量，以防止数据不一致。 在Linux中，这些通信方式都是通过系统调用实现的，比如`pipe()`用于创建管道，`mq_open()`用于打开或创建消息队列，`shmget()`用于获取共享内存段。理解并熟练运用这些通信方式对于编写多进程应用程序至关重要，特别是在嵌入式系统和服务器端编程中。 通过学习本章内容，开发者不仅能掌握管道的基本概念和读写操作，还能深入理解有名管道、消息队列和共享内存的创建与使用。这些技能对于进行高效的进程间协作和数据交换非常关键，是成为熟练的Linux开发者所必备的。