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[收藏]Linux进程间通信机制汇总整理,实用指南

btikc 2024-10-01 08:34:22 技术文章 11 ℃ 0 评论

以下是Linux进程间通信(IPC, Inter-Process Communication)的主要机制:

1. 管道(Pipes)

- 类型:匿名管道

- 特点:半双工,无名,只能在有血缘关系(父进程与子进程)的进程中使用

- 适用场景:父子进程之间的简单数据传递

- 函数:`pipe()`,`read()`,`write()`,`close()`

2. 命名管道(FIFOs 或 Named Pipes)

- 类型:命名管道

- 特点:半双工,有名,可以在不相关进程间使用

- 适用场景:不相关进程之间的简单数据传递,例如在同一主机上运行的两个独立应用程序之间

- 函数:`mkfifo()`, `open()`, `read()`,`write()`,`close()`

3. 信号(Signals)

- 类型:软中断

- 特点:异步,非阻塞,有限数量和种类

- 适用场景:进程间简单的状态通知或异常处理,例如当某个条件满足时通知另一个进程

- 函数:`kill()`, `signal()`, `raise()`, `sigaction()`等

4. 消息队列(Message Queues)

- 类型:存储和转发机制

- 特点:全双工,基于字节流,消息大小有限制

- 适用场景:进程间可靠的消息传递,尤其适用于大量小消息的传递,例如在一个复杂的分布式系统中

- 函数:`msgget()`, `msgsnd()`, `msgrcv()`, `msgctl()`等

5. 共享内存(Shared Memory)

- 类型:直接内存访问

- 特点:最快的一种通信方式,需要同步机制

- 适用场景:需要高速、频繁数据交换的进程间通信,或者多个进程对同一数据集进行读写操作的情况

- 函数:`shmget()`, `shmat()`, `shmdt()`, `shmctl()`等

6. 信号量(Semaphores)

- 类型:计数器

- 特点:提供进程间和同一进程内的线程间的同步

- 适用场景:保护临界区或控制对共享资源的访问,例如在多线程或多进程环境中确保资源的正确使用

- 函数:`semget()`, `semop()`, `semctl()`等

7. 套接字(Sockets)

- 类型:网络通信接口

- 特点:不仅可以用于进程间通信,还可以用于不同计算机上的进程通信

- 适用场景:不同计算机上的进程间通信,以及互联网上的网络通信,例如Web服务器与客户端之间的交互

- 函数:`socket()`, `bind()`, `listen()`, `accept()`, `connect()`, `send()`, `recv()`等

以上每种机制都有其适用场景和优缺点,在实际编程中应根据需求选择合适的通信方式。此外,还有其他一些高级通信机制,如Unix域套接字(AF_UNIX sockets),以及特定于系统的扩展机制,如POSIX消息队列和实时信号等。

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