进程间的通讯方法及特点
1.共享内存
先说说共享内存的概念吧:将同一块物理内存映射到不同的进程的虚拟地址空间,实现不同进程间对统一资源的共享,共享内存可以说是最有用的进程通讯的方式,也是最快的IPC形式。
特点:不用从用户态到内核态的频繁拷贝数据,直接从内存中读取即可。
共享内存是临界资源,所以操作的时候需要保证原子性。使用信号量和互斥锁都可以。
生命周期随内核。
2.信号量
信号量与IPC结构不同,它主要是一个计数器。信号量用户实现进程间的互斥与同步,而不是用于存储进程间通讯的数据。
信号量是一个特殊的变量,程序对其访问都是原子操作,且只允许对它进行等待(P(信号变量)和发送(V(信号变量)信息操作。
特点:
1.信号量用于进程间同步,若需在进程间传递数据则需要结合共享内存。
2.信号量基于操作系统的PV操作,程序对信号量的操作都是原子性的。
3.每次对信号量的PV操作不仅对信号量的值加1或减1,而且可以加减任意正数。
4.支持信号量组。
PV操作:
P:操作负责把当前进程由运行状态转为阻塞状态,直到另外一个进程唤醒它。操作为:申请一个空闲资源(把信号量减1),若成功,则退出,若失败,则该进程被阻塞。
V:操作负责把一个被阻塞的进程唤醒,它由一个参数表,存放着等待被唤醒的进程信息。操作为:释放一个被占用的资源(把信号量加1),如果发现有一个被阻塞的进程,则选择一个唤醒。
功能:对临界资源的保护。
3.管道(匿名管道和命名管道)
3.1匿名管道
概念:在内核中申请一个固定大小的缓冲区,程序拥有一个写入和读取的功能,一般使用fork函数进行通讯。
特点:
1.它是半双工的(即数据只能在一个方向上流动),具有固定的读端和写端。
2.它只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信(也就是父子之间和兄弟之间)。
3.它可以看作是一种特殊的文件,它的读写也是可以使用read,write等函数。但它不是普通的文件,并不属于其他的任何文件系统,并且只存在于内存内。
3.2命名管道
概念:在内核中申请一个固定大小的缓冲区,程序拥有写入和读取的权力,没有血缘关系的进程也可以进行通信。
特点:1.面向字节流;2.生命周期随内核;3.自带同步互斥机制;4.半双工,单向通信,两个管道实现双向通信。
4.消息队列
概念:在内核中创建一个队列,队列中的每一个元素都是数据报,不同的进程可以通过句柄去访问这个队列。
消息队列提供了一个进程向另外一个进程发送一块数据块的方法。
每个数据块都被认为是有一个类型的接收者进程,接受的数据块可以有不同的类型。
消息队列也有管道一样的不足,就是每个消息的最大长度是有上限的。
每个消息队列的总的字节数也是有上限的,系统上的消息队列的总数也有一个限制。
特点:1.消息列表可以认为是一个全局的链表,链表节点中存放的数据报的类型和内容,有消息队列的标识符进行标记。2.消息队列允许一个或多个进程写入或者读取消息。3消息队列的生命周期随内核。4.消息队列可以实现双向通信。