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Linux是一個開放源代碼的操作系統(tǒng)，擁有強(qiáng)大的進(jìn)程管理機(jī)制。Linux系統(tǒng)中的進(jìn)程可以通過多種方式進(jìn)行通信，使得不同進(jìn)程之間可以共享信息、完成共同的任務(wù)。本文將深度分析Linux進(jìn)程間通信方式，包括進(jìn)程間通信的實現(xiàn)原理、通信方式、優(yōu)缺點等方面，以期讀者對Linux進(jìn)程間通信方式有更加深刻的認(rèn)識。
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一、進(jìn)程間通信的實現(xiàn)原理
在Linux系統(tǒng)中，進(jìn)程之間通信的實現(xiàn)原理主要有兩種，一種是通過內(nèi)核空間來實現(xiàn)，一種是通過用戶空間來實現(xiàn)。
1. 內(nèi)核空間通信
內(nèi)核空間通信是指多個進(jìn)程共享內(nèi)核中分配的一些內(nèi)存空間，從而實現(xiàn)進(jìn)程間通信的一種方式。Linux系統(tǒng)提供了多種進(jìn)程間通信機(jī)制，例如套接字、信號、管道、消息隊列等。
套接字是Linux中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信最常用的方式，它可以在進(jìn)程之間建立網(wǎng)絡(luò)連接，使得不同進(jìn)程之間可以互相發(fā)送數(shù)據(jù)。
信號是Linux操作系統(tǒng)提供的一種輕量級的進(jìn)程間通信方式，主要用于進(jìn)程之間的一些簡單信息的交互。
管道是Linux系統(tǒng)中另外一種非常常用的進(jìn)程間通信方式，它可以在進(jìn)程之間單向地傳遞數(shù)據(jù)，常用于別名進(jìn)程的輸入與輸出的數(shù)據(jù)流。
消息隊列是一種先進(jìn)先出的消息傳遞方式，它可以實現(xiàn)在進(jìn)程之間傳遞消息，例如，在進(jìn)程間傳遞一些文件信息、指令等數(shù)據(jù)。
2. 用戶空間通信
用戶空間通信是指進(jìn)程間通過共享內(nèi)存空間來實現(xiàn)通信。在Linux系統(tǒng)中，共享內(nèi)存技術(shù)是實現(xiàn)用戶空間通信的一種常用方式。每個進(jìn)程可以在虛擬地址空間中分配一些共享內(nèi)存，通過訪問相同的地址來讀寫同一塊物理內(nèi)存，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。
二、不同通信方式的優(yōu)缺點
1. 套接字通信的優(yōu)缺點
優(yōu)點：套接字通信可以實現(xiàn)不同進(jìn)程之間的網(wǎng)絡(luò)通信，具有靈活性、可靠性高、支持并發(fā)的特點，可使用TCP、UDP等多種傳輸協(xié)議。
缺點：套接字通信在常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)編程中需要使用復(fù)雜的API，編碼復(fù)雜度高、容易出錯，同時，有時套接字通信可靠性不高。
2. 信號通信的優(yōu)缺點
優(yōu)點：信號通信特別適合一些輕量級的任務(wù)，例如發(fā)出某個斷點信息、向某個進(jìn)程發(fā)送中斷信息等。
缺點：信號的傳遞過程中容易出現(xiàn)丟包等問題，因此在一些對時效性、可靠性要求較高的場合不太適用。
3. 管道通信的優(yōu)缺點
優(yōu)點：管道通信比較簡單，編碼難度不大，可以實現(xiàn)多進(jìn)程的數(shù)據(jù)傳輸。
缺點：管道通信只支持單向的數(shù)據(jù)流，不能實現(xiàn)細(xì)粒度的控制，而且需要先創(chuàng)建一個管道，再fork出一個進(jìn)程才能進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。
4. 消息隊列通信的優(yōu)缺點
優(yōu)點：消息隊列通信可以構(gòu)建有序的、先進(jìn)先出的消息系統(tǒng)，可在進(jìn)程之間傳遞數(shù)據(jù)、指令等信息。
缺點：消息隊列不支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級控制，且不同的消息隊列的類型不同，信息傳輸?shù)臄?shù)量也可能受到限制。
三、
本文介紹了Linux操作系統(tǒng)中的進(jìn)程間通信機(jī)制，包括內(nèi)核空間通信和用戶空間通信兩種方式。內(nèi)核空間通信包含了套接字、信號、管道和消息隊列四種通信方式；用戶空間通信主要通過共享內(nèi)存空間實現(xiàn)信息的共享。不同的通信機(jī)制有各自的優(yōu)缺點，在實際應(yīng)用中需要根據(jù)任務(wù)的具體要求選擇合適的通信方式。Linux操作系統(tǒng)的強(qiáng)大進(jìn)程管理機(jī)制為各種系統(tǒng)服務(wù)的實現(xiàn)、應(yīng)用程序的開發(fā)帶來了許多便利，為開源軟件的發(fā)展提供了有力的支持。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- linux下netlink的使用簡介
- linux進(jìn)程間通信問題 我想用共享內(nèi)存的方式實現(xiàn)信號量控制一個不許并行的的函數(shù) 請問下面我的代碼合理嗎
- unix系統(tǒng)中,哪些可以用于進(jìn)程間的通信?
linux下netlink的使用簡介
Netlink套接字是用以實現(xiàn)
用戶進(jìn)程
與
內(nèi)核進(jìn)程
通信的一種特殊的進(jìn)程間通信(IPC) ,也是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序與內(nèi)核通信的最常用的接口。
在Linux 內(nèi)核中，使用netlink 進(jìn)行應(yīng)用與內(nèi)核通信的應(yīng)用有很多，如
Netlink 是一種在內(nèi)核與用戶應(yīng)用間進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆浅：玫姆绞?，用戶態(tài)應(yīng)用使用脊侍粗標(biāo)準(zhǔn)的 socket API 就可以使用 netlink 提供的強(qiáng)大功能，內(nèi)核態(tài)需要使用專門的內(nèi)核 API 來使用 netlink。
一般來說用戶空間和內(nèi)核空間的通信方式有三種： /proc、ioctl、Netlink 。而前兩種都是單向的，談迅而Netlink可以實現(xiàn)雙工通信。
Netlink 相對于系統(tǒng)調(diào)用，ioctl 以及 /proc文件系統(tǒng)而言，具有以下優(yōu)點：
Netlink協(xié)議基于BSD socket和 AF_NETLINK 地址簇，使用32位的端口號尋址，每個Netlink協(xié)議通常與一個或一組內(nèi)核服務(wù)/組件相關(guān)聯(lián)，如 NETLINK_ROUTE 用于獲取和設(shè)置路由與鏈路信息、 NETLINK_KOBJECT_UEVENT 用于內(nèi)核向用戶空間的udev進(jìn)程發(fā)送通知等。
用戶態(tài)應(yīng)用使用標(biāo)準(zhǔn)的 socket API有sendto()，recvfrom(), sendmsg(), recvmsg()。
Netlink通信跟常用櫻鎮(zhèn)UDP Socket通信類似， struct sockaddr_nl 是netlink通信地址，跟普通 socket struct sockaddr_in 類似。
netlink_kernel_create內(nèi)核函數(shù)用于創(chuàng)建內(nèi)核socket與用戶態(tài)通信
首先將編譯出來的Netlink內(nèi)核模塊插入到系統(tǒng)當(dāng)中（inod netlink_test.ko），然后運(yùn)行應(yīng)用程序，可以看到如下輸出：
linux進(jìn)程間通信問題 我想用共享內(nèi)存的方式實現(xiàn)信號量控制一個不許并行的的函數(shù) 請問下面我的代碼合理嗎
我想你的目的是有一段代碼 （即你標(biāo)的 /*……….只能單獨(dú)進(jìn)行的函數(shù)………*/）
在任意時刻最多只能有最多一個進(jìn)程執(zhí)行，是吧。
首先，你的臘胡做法是錯的…… 簡單的說，原因是由于
while( *shmaddr );
*shmaddr = 1;
這兩行代碼不是一個原子操作，從while判斷出 *shmaddr等于0 到 *shmaddr=1 之間，另外一個或多個進(jìn)程可能也會得到 *shmaddr==0 的判斷，從而導(dǎo)致多個進(jìn)程同時進(jìn)入 /*……….只能單獨(dú)進(jìn)行的函數(shù)………*/
具體關(guān)于互斥的基本原理，以及你為什么錯，可以找一本講操作系統(tǒng)原理 （關(guān)于進(jìn)程同步戚局游的高銷內(nèi)容）去看。
所以，用 shared memory 來實現(xiàn)進(jìn)程同步肯定是不行的，正確的做法是使用 semaphore, 具體可以參考 《unix 環(huán)境高級編程》中關(guān)于 semaphore (信號量）使用的章節(jié)。
看你好像完全搞混了。。。什么叫用共享內(nèi)存的方式實現(xiàn)信號量控制不能并行的代碼？
首先共享內(nèi)存和信號量都可以實現(xiàn)進(jìn)程間通信，但是他們的作用或者說使用的方向是有明顯的區(qū)別的：
1：共享內(nèi)存是創(chuàng)建一塊內(nèi)存區(qū)域，多個進(jìn)程可以同時訪問該區(qū)域，一般用于進(jìn)程間數(shù)據(jù)傳輸，效率比較明顯基運(yùn)兄。
2：信號量則完全不同，信號量主要是用來控制臨界資源的訪悄嫌問，也就是你說的不能并行的函數(shù)/代碼。
3：說一下實現(xiàn)，共享內(nèi)存直接用API就可以了，信號量一般會進(jìn)行封裝，類似于對鏈表的操作進(jìn)行一些簡單的函數(shù)封裝一樣，下面給出信號量的使用實例代碼，可以參考：
sem_ctl.c文件內(nèi)容：
int init_sem(int sem_id,int init_value)
{
union semun sem_union;
sem_union.val = init_value;
if(semctl(sem_id,0,SETVAL,sem_union) == -1)
{
perror(“semctl”);
return -1;
}
return 0;
}
int del_sem(int sem_id)
{
union semun sem_union;
if(semctl(sem_id,0,IPC_RMID,sem_union) == -1)
{
perror(“delete semaphore”);
return -1;
}
return 0;
}
int sem_p(int sem_id)
{
struct sembuf sem_b;
sem_b.sem_num = 0;
sem_b.sem_op = -1;
sem_b.sem_ = SEM_UNDO;
if(semop(sem_id,&sem_b,1) ==-1)
{
perror(“P operation”);
return -1;
}
return 0;
}
int sem_v(int sem_id)
{
struct sembuf sem_b;
sem_b.sem_num = 0;
sem_b.sem_op = 1;
sem_b.sem_ = SEM_UNDO;
if(semop(sem_id,&sem_b,1) == -1)
{
perror(“V opration”);
return -1;
}
return 0;
}
sem_ctl.h文件內(nèi)容搏襲：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAX 128
int count; //全局變量，即臨界資源
union semun{
int val;
struct semid_ds *buf;
unsigned short *array;
struct seminfo *__buf;
};
int init_sem(int sem_id,int init_value);
int del_sem(int sem_id);
int sem_p(int sem_id);
int sem_v(int sem_id);
在應(yīng)用程序中只要包含sem_ctl.h就可以使用信號量的p、v操作了，下面給出2個c程序同時操作該信號量的情況，類似于：
server.c文件內(nèi)容如下：
#include “util.h”
#include
int semid;
void sighandler(int signo)
{
del_sem(semid);
exit(0);
}
void server()
{
key_t key;
initcount();
if((key = ftok(“.”,’e’)) == -1)
{
perror(“ftok”);
exit(1);
}
if((semid = semget(key,1,0666|IPC_CREAT|IPC_EXCL)) == -1)
{
perror(“semget”);
exit(1);
}
printf(“the semid is :%d\n”,semid);
init_sem(semid, 0);
signal(SIGINT,sighandler);
signal(SIGUSR1,sighandler);
signal(SIGALRM,sighandler);
while(1)
{
sem_p(semid);
/* do something */
printf(“count =%d\n”,count++);
sem_v(semid);
sleep(2);
}
}
int main(void)
{
server();
}
client.c文件內(nèi)容如下：
#include “sem_ctl.h”
void custom()
{
int semid;
key_t key;
if((key = ftok(“.”,’e’)) == -1)
{
perror(“ftok”);
exit(1);
}
if((semid = semget(key,0,0)) == -1)
{
perror(“semget”);
exit(1);
}
printf(“the semid is :%d\n”,semid);
while(1)
{
sem_p(semid); //獲得信號量，同一時間只有一個進(jìn)程能獲得該信號量
/* do something */
printf(“count =%d\n”,count++);
sem_v(semid); //釋放信號量
sleep(2);
}
}
int main(void)
{
custom();
}
編譯好，運(yùn)行的時候先運(yùn)行server再運(yùn)行client。
unix系統(tǒng)中,哪些可以用于進(jìn)程間的通信?
（1）管道（Pipe）伏做：管道可用于具有親緣關(guān)系進(jìn)程間的通信，允許一個進(jìn)程和另一個與它有共同祖先的進(jìn)程之缺返衡間進(jìn)行通信。
（2）命名管道（named pipe）：命名管世讓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(guān)系進(jìn)程間的通信。命名管道在文件系統(tǒng)中有對應(yīng)的文件名。命名管道通過命令mkfifo或系統(tǒng)調(diào)用mkfifo來創(chuàng)建。
（3）信號（Signal）：信號是比較復(fù)雜的通信方式，用于通知接受進(jìn)程有某種事件發(fā)生，除了用于進(jìn)程間通信外，進(jìn)程還可以發(fā)送信號給進(jìn)程本身；linux除了支持Unix早期信號語義函數(shù)sigal外，還支持語義符合Posix.1標(biāo)準(zhǔn)的信號函數(shù)sigaction（實際上，該函數(shù)是基于BSD的，BSD為了實現(xiàn)可靠信號機(jī)制，又能夠統(tǒng)一對外接口，用sigaction函數(shù)重新實現(xiàn)了signal函數(shù)）。
（4）消息（Message）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(quán)限的進(jìn)程可以向隊列中添加消息，被賦予讀權(quán)限的進(jìn)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(jié)流以及緩沖區(qū)大小受限等缺
（5）共享內(nèi)存：使得多個進(jìn)程可以訪問同一塊內(nèi)存空間，是最快的可用IPC形式。是針對其他通信機(jī)制運(yùn)行效率較低而設(shè)計的。往往與其它通信機(jī)制，如信號量結(jié)合使用，來達(dá)到進(jìn)程間的同步及互斥。
（6）內(nèi)存映射（mapped memory）：內(nèi)存映射允許任何多個進(jìn)程間通信，每一個使用該機(jī)制的進(jìn)程通過把一個共享的文件映射到自己的進(jìn)程地址空間來實現(xiàn)它。
（7）信號量（semaphore）：主要作為進(jìn)程間以及同一進(jìn)程不同線程之間的同步手段。
（8）套接口（Socket）：更為一般的進(jìn)程間通信機(jī)制，可用于不同機(jī)器之間的進(jìn)程間通信。起初是由Unix系統(tǒng)的BSD分支開發(fā)出來的，但現(xiàn)在一般可以移植到其它類Unix系統(tǒng)上：Linux和System V的變種都支持套接字。
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文章名稱：深入分析Linux進(jìn)程間通信方式 (linux 進(jìn)程間的通信方式)
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