进程间通信（IPC）的几种方式-爱代码爱编程
进程间通信（IPC）
1.常见的通信方式
- 文件：进程间可以经由fork，exec以及文件系统传送文件。
- 管道pipe：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。
- 命名管道FIFO：有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。
- 消息队列MessageQueue：消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
- 共享存储SharedMemory：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号量，配合使用，来实现进程间的同步和通信。
- 信号量Semaphore：信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
- 信号Signal ： 信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。
- unix域套接字：unix域套接字用于在同一台计算机上运行的进程之间的通信，其可以在两个进程间传送打开文件描述符。
- 套接字Socket：套解口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同机器间的进程通信。
2.低级IPC方法
文件
进程间通信可以通过传送打开文件（fork，exec与文件系统）来实现，不同的进程通过一个或多个文件来传递信息，事实上，在很多应用系统里，都使用了这种方法。但一般说来，进程间通信不包括这种似乎比较低级的通信方法。
3.常用于本机的IPC机制
3.1管道（无名管道）
特点：
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。
它只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也是父子进程或者兄弟进程之间）。
它可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read、write 等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。
管道的实质是一个内核缓冲区，进程以先进先出的方式从缓冲区存取数据：管道一端的进程顺序地将进程数据写入缓冲区，另一端的进程则顺序地读取数据，该缓冲区可以看做一个循环队列，读和写的位置都是自动增加的，一个数据只能被读一次，读出以后再缓冲区都不复存在了。当缓冲区读空或者写满时，有一定的规则控制相应的读进程或写进程是否进入等待队列，当空的缓冲区有新数据写入或慢的缓冲区有数据读出时，就唤醒等待队列中的进程继续读写。
无名管道由pipe（）函数创建：
#include <unistd.h>
int pipe(int filedis[2])；
参数filedis返回两个文件描述符：filedes[0]为读而打开，filedes[1]为写而打开。filedes[1]的输出是filedes[0]的输入。
3.2FIFO（命名管道）
命名管道和无名管道的主要区别在于，命名管道有一个名字，命名管道的名字对应于一个磁盘索引节点，有了这个文件名，任何进程有相应的权限都可以对它进行访问。
而无名管道却不同，进程只能访问自己或祖先创建的管道，而不能访任意访问已经存在的管道——因为没有名字。
Linux中通过系统调用mknod()或makefifo()来创建一个命名管道。最简单的方式是通过直接使用shell。
mkfifo myfifo
mknod myfifo p
3.3消息队列MessageQueue
消息队列，就是一个消息的链表，是一系列保存在内核中消息的列表。用户进程可以向消息队列添加消息，也可以向消息队列读取消息。
消息队列与管道通信相比，其优势是对每个消息指定特定的消息类型，接收的时候不需要按照队列次序，而是可以根据自定义条件接收特定类型的消息。
消息队列的缺点是没有引用计数，如果进程创建了一个消息队列，并在该队列中放入了几条消息，之后终止，那么该消息队列的内容不会被删除。（APUE第450页）
3.4共享存储SharedMemory
共享内存有两种实现方式：1、内存映射 2、共享内存机制，其允许两个或多个进程共享一个给定的存储区，这一段存储区可以被两个或两个以上的进程映射至自身的地址空间中，一个进程写入共享内存的信息，可以被其他使用这个共享内存的进程，通过一个简单的内存读取错做读出，从而实现了进程间的通信。
采用共享内存进行通信的一个主要好处是效率高，因为进程可以直接读写内存，而不需要任何数据的拷贝，对于像管道和消息队里等通信方式，则需要再内核和用户空间进行四次的数据拷贝，而共享内存则只拷贝两次：一次从输入文件到共享内存区，另一次从共享内存到输出文件。
使用共享存储来实现进程间通信的注意点是对数据存取的同步，必须确保当一个进程去读取数据时，它所想要的数据已经写好了。通常，信号量被要来实现对共享存储数据存取的同步。
3.5信号量Semaphore
信号量（semaphore）与已经介绍过的 IPC 结构不同，它是一个计数器。信号量用于实现进程间的互斥与同步，而不是用于存储进程间通信数据。
Linux 下的信号量函数都是在通用的信号量数组上进行操作，而不是在一个单一的二值信号量上进行操作。
特点
- 信号量用于进程间同步，若要在进程间传递数据需要结合共享内存。
- 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操作。
- 每次对信号量的 PV 操作不仅限于对信号量值加 1 或减 1，而且可以加减任意正整数。
- 支持信号量组。
3.6信号Signal
概念：
- 信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，是一种异步通信方式。
- 信号可以直接进行用户空间进程和内核进程之间的交互，内核进程也可以利用它来通知用户空间进程发生了哪些系统事件。
- 如果该进程当前并未处于执行态，则该信号就由内核保存起来，直到该进程恢复执行再传递给它；如果一个信号被进程设置为阻塞，则该信号的传递被延迟，直到其阻塞被取消时才被传递给进程。
用户进程对信号的响应方式
- 忽略信号：对信号不做任何处理，但是有两个信号不能忽略：即SIGKILL及SIGSTOP。
- 捕捉信号：定义信号处理函数，当信号发生时，执行相应的处理函数。
- 执行缺省操作：Linux对每种信号都规定了默认操作。
3.7unix域套接字
UNIX域套接字，需要一个进程作为服务器端，一个进程作为客户端，使用方法有点像socket网络，但又不经过网络底层的那些东西。与网络编程最不一样的地方是服务器端bind的时候用的是sockaddr_un结构，客户端connect的时候用的也是sockaddr_un结构，而不是sockaddr_in或sockaddr。
4.不同计算机上的IPC机制
套接字Socket
套接口（socket）编程是实现不同计算机中进程间通信的主要方式之一。我们熟知的WWW服务、FTP服务、TELNET服务等都是基于套接口编程来实现的。除了在异地的计算机进程间以外，套接口同样适用于本地同一台计算机内部的进程间通信。