进程间通信

进程间通信的几种方式

1．进程间通信原理
进程通信，是指进程之间交换信息。从这个意义上讲，进程之间的同步、互斥也是一种信息交换，也是一种通信。但是，这里所说的“通信”是指进程之间交换较多的信息这样一种情况，特别是在由数据相关和有合作关系的进程之间，这种信息交换是十分必要和数量较大的。

进程间通信是协调解决多个进程之间的约束关系，实现进程共同进展的关键技术，是多道系统中控制进程并发执行必不可少的机制。

（1）进程的通信方式：
a.直接通信是指信息直接传递给接收方，如管道。在发送时，指定接收方的地址或标识，也可以指定多个接收方或广播式地址, send(Receiver, message)。在接收时，允许接收来自任意发送方的消息，并在读出消息的同时获取发送方的地址, receive(Sender,message)。

b.间接通信：借助于收发双方进程之外的共享数据结构作为通信中转，如消息队列。这种数据结构称为缓冲区或信箱。通常收方和发方的数目可以是任意的。

（2）进程间通信的类型：
a.管道通信：管道是一条在进程间以字节流方式传送的通信通道。它由OS核心的缓冲区（通常几十KB）来实现，是单向的；在实质上，是一个有OS维护的特殊共享文件，常用于命令行所指定的输入输出重定向和管道命令。在使用管道前要建立相应的管道，然后才可使用。

b.消息队列机制：在消息传递系统中，进程间的数据交换以消息为单位，用户直接利用系统提供的一组通信命令（原语）来实现通信。

c.共享存储器系统：基于共享数据结构的通信方式：只能传递状态和整数值（控制信息），包括进程互斥和同步所采用的信号量机制。速度快，但传送信息量小，编程复杂，属于低级通信；基于共享存储区的通信方式：能够传送任意数量的数据，属于高级通信。

（3）管道通信机制
a.匿名管道一般用于具有亲缘关系的两个进程间通信。其中，一个进程发出某种数据信息，另外一方接受数据信息，这些数据信息通过一个共享的存储空间进行传递。

b.命名管道以先进先出形式的文件存在于文件系统中。因此，只要可以访问该文件路径，就能够彼此通过命名管道相互通信。

（4）消息队列机制
消息队列通信机制，首先由美国Hansan提出。在这种通信机制中，发送进程利用send原语将消息直接发送给接收进程，接收进程则利用receive原语接收消息。其中，消息是一个格式化的可变长信息单位。消息机制允许一个进程向任何其他进程发送一个消息。具有写入权限的进程可以往消息队列中写入一个消息，具有读出权限的进程则可以从消息队列中读出一个消息。消息的发送不需要接收方准备好，随时可发送。

（5）共享内区机制
共享内存是一种简单而高效的进程间通信方法。共享内存就是两个进程共同拥有同一片内存，这部分内存中的任何内容，二者均可以访问。要使用共享内存进行通信，一个进程首先创建一片内存空间专门作为通信用，其他进程可以将该片内存映射到自己的虚拟地址空间。这样，读写自己地址空间中对应共享内存的区域时，就是在和其他进程进行通信。

2．实现进程间的匿名管道通信。
其中，一个进程（源）通过管道向另一个进程（目的地）发送一个信息，目的进程接收该信息。

3．使用消息队列来实现进程和进程之间的通信。
接收进程首先创建一个消息队列，随后发送进程可以打开消息队列，从而实现消息的发送和接收。实现时，发送进程在利用发送原语发送消息之前，先在自己的内存空间设置一发送区，把待发送的消息正文等信息填入其中，然后调用发送原语，把消息发送给接收进程。发送原语建立一缓冲区，把发送区中的消息复制到缓冲区，并将该缓冲区挂在接收进程的消息队列上。接收进程调用接收原语，从消息队列中摘下第一个消息，将其复制到消息接收区中。

4．使用共享存储区来实现两个进程之间的通信。
进程通信前，发送进程先向系统申请获得共享存储区中的一个分区（共享区），并指定该分区的关键字。然后，由申请者把获得的共享区连接到本进程上。此后，便可像读写普通存储器一样进行读、写该共享区。接收进程同样可像发送进程一样将共享区连接到自己的进程上，进行读、写操作。