簡單解析Linux下進程通信方法

Linux下的進程通信手段基本上是從Unix平台上的進程通信手段繼承而來的。而對Unix發展做出重大貢獻的兩大主力AT&T的貝爾實驗室及BSD（加州大學伯克利分校的伯克利軟件發布中心）在進程間通信方面的側重點有所不同。前者對Unix早期的進程間通信手段進行了系統的改進和擴充，形成了“system V IPC”，通信進程局限在單個計算機內；後者則跳過了該限制，形成了基於套接口（socket）的進程間通信機制。Linux則把兩者繼承了下來，如圖示：如圖示：

其中，最初Unix IPC包括：管道、FIFO、信號；System V IPC包括：System V消息隊列、System V信號燈、System V共享內存區；Posix IPC包括： Posix消息隊列、Posix信號燈、Posix共享內存區。有兩點需要簡單說明一下：1）由於Unix版本的多樣性，電子電氣工程協會（IEEE）開發了一個獨立的Unix標准，這個新的ANSI Unix標准被稱為計算機環境的可移植性操作系統界面（PSOIX）。現有大部分Unix和流行版本都是遵循POSIX標准的，而Linux從一開始就遵循POSIX標准；2）BSD並不是沒有涉足單機內的進程間通信（socket本身就可以用於單機內的進程間通信）。事實上，很多Unix版本的單機IPC留有BSD的痕跡，如4.4BSD支持的匿名內存映射、4.3+BSD對可靠信號語義的實現等等。

圖一給出了linux 所支持的各種IPC手段，在本文接下來的討論中，為了避免概念上的混淆，在盡可能少提及Unix的各個版本的情況下，所有問題的討論最終都會歸結到Linux環境下的進程間通信上來。並且，對於Linux所支持通信手段的不同實現版本（如對於共享內存來說，有Posix共享內存區以及System V共享內存區兩個實現版本），將主要介紹Posix API。

linux下進程間通信的幾種主要手段簡介：

1. 管道（Pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用於具有親緣關系進程間的通信，有名管道克服了管道沒有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它還允許無親緣關系進程間的通信；
2. 信號（Signal）：信號是比較復雜的通信方式，用於通知接受進程有某種事件發生，除了用於進程間通信外，進程還可以發送信號給進程本身；linux除了支持Unix早期信號語義函數sigal外，還支持語義符合Posix.1標准的信號函數sigaction（實際上，該函數是基於BSD的，BSD為了實現可靠信號機制，又能夠統一對外接口，用sigaction函數重新實現了signal函數）；
3. 報文（Message）隊列（消息隊列）：消息隊列是消息的鏈接表，包括Posix消息隊列system V消息隊列。有足夠權限的進程可以向隊列中添加消息，被賦予讀權限的進程則可以讀走隊列中的消息。消息隊列克服了信號承載信息量少，管道只能承載無格式字節流以及緩沖區大小受限等缺點。
4. 共享內存：使得多個進程可以訪問同一塊內存空間，是最快的可用IPC形式。是針對其他通信機制運行效率較低而設計的。往往與其它通信機制，如信號量結合使用，來達到進程間的同步及互斥。
5. 信號量（semaphore）：主要作為進程間以及同一進程不同線程之間的同步手段。
6. 套接口（Socket）：更為一般的進程間通信機制，可用於不同機器之間的進程間通信。起初是由Unix系統的BSD分支開發出來的，但現在一般可以移植到其它類Unix系統上：Linux和System V的變種都支持套接字。

----.管道

管道是進程間通信中最古老的方式，它包括無名管道和有名管道兩種，前者可用於具有親緣關系進程間的通信，即可用於父進程和子進程間的通信，後者額克服了管道沒有名字的限制，因此，除具有前者所具有的功能外，它還允許無親緣關系進程間的通信，即可用於運行於同一台機器上的任意兩個進程間的通信。
無名管道由pipe（）函數創建：

#include <unistd.h>
int pipe(int filedis[2])；

參數filedis返回兩個文件描述符：filedes[0]為讀而打開，filedes[1]為寫而打開。filedes[1]的輸出是filedes[0]的輸入。

在Linux系統下，有名管道可由兩種方式創建：命令行方式mknod系統調用和函數mkfifo。下面的兩種途徑都在當前目錄下生成了一個名為myfifo的有名管道：

方式一：mkfifo("myfifo","rw");

方式二：mknod myfifo p

生成了有名管道後，就可以使用一般的文件I/O函數如open、close、read、write等來對它進行操作。