计算机操作系统感悟随笔--进程通信

一、进程通信是指进程之间的信息交换

1.低级通信——进程之间的互斥和同步
信号量机制是有效的同步工具，但作为通信工具缺点如下：
(1)效率低（通信量少）
(2)通信对用户不透明（程序员实现，操作系统只提供共享存储器供代码操作）
2.高级进程通信
用户直接利用操作系统提供的一组通信命令，高效地传送大量数据的通信方式。
操作系统隐藏了进程通信的细节，对用户透明，减少了通信程序编制上的复杂性。

二、进程通信的类型

1.高级通信机制可归结为四大类：
①共享存储器系统（操作存储区方式）
②消息传递系统（发–收方式）
③管道通信（中间文件方式
④Client-Server system

①共享存储器系统（操作存储区方式）
相互通信的进程共享某些数据结构或共享存储区，进程之间能够通过这些空间进行通信。
基于共享数据结构的通信方式（低级）
诸进程公用某些数据结构，借以实现诸进程间的信息交换。
如生产消费问题，定义共享的数据结构：n个长度的有界缓冲区。
程序员：提供对公用数据结构的设置及对进程间同步的处理。
操作系统：提供共享存储器。
特点：复杂、低效率，还只适合传递相对少量的数据。
基于共享存储区的通信方式（高级）
在存储器中划出了一块共享存储区，诸进程可通过对共享存储区中数据的读或写来实现通信。
进程通信前先向系统申请获得共享存储区中的一个分区，并指定该分区的关键字；
若系统已经分给了其他进程，则将该分区的描述符返回给申请者，申请者把获得的共享存储分区连接到本进程上；此后，便可像读、写普通存储器一样地读、写该公用存储分区。多进程借助该区通信。
②消息传递系统（发–收方式）

• 最广泛使用的一种，进程间的数据交换，以格式化的消息为单位。屏蔽底层复杂操作。
• 单机：操作系统底层编程中的消息传递系统调用；
• 计算机网络：消息称为报文。程序员直接利用系统提供的一组通信命令(原语)进行通信。（④客户机-服务器系统）

如socket编程，利用函数库的send、receive等命令即可实现网络通信
③管道通信（中间文件方式）

• 所谓“管道”，是指用于连接一读进程和一写进程以实现通信的一个共享文件，又名pipe文件。

• 向共享文件输入的写进程以字符流形式将大量的数据送入管道；而接收管道输出的读进程则从管道中接收(读)数据。

• 首创于UNIX系统。其管道机制需提供三方面的协调能力：互斥、同步、确定对方是否存在。
  ④Client-Server system

• 一个套接字就是一个通信标识类型的数据结构，包含了通信目的的地址，端口号，传输层协议、进程所在的网络地址，以及针对C\S程序提供的不同系统调用（API函数）等。

• 系统中所有的连接都持有唯一的一对套接字及端口连接，从而方便地区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信，确保通信双方间逻辑链路的唯一性。
  三、远程过程调用（远程方法调用）

• RPC 有很多正面的应用，比如网络文件系统NFS、Web Service等，也是网络安全中容易被攻击的技术。

• Remote Procedure
  Call，远程过程调用。也就是说，调用过程代码并不是在调用者本地运行，而是要实现调用者与被调用者二地之间的连接与通信。

• RPC的基本通信模型是基于Client/Server进程间相互通信模型的一种同步通信形式；它对Client提供了远程服务的过程抽象，其底层消息传递操作对Client是透明的。
  四、消息传递系统的实现
  ①通信链路的建立
  计算机网络环境下，用原语显式建立/拆除链路
  单机系统只须利用系统原语，进程间链路由系统自动管理。
  ②消息格式
  单机系统，发送与接收进程在同一台机器，环境相同故格式简单；
  网络环境下，受不同目标机器的环境和长距离信息传输等因素的影响，消息格式较复杂，消息常是“大头+正文”
  ③同步方式（如何控制发送和接收的状态）

• 发送进程阻塞、接收进程阻塞（无缓冲紧密同步）

• 发送进程不阻塞、接收进程阻塞（服务器程序）

• 发送进程和接收进程均不阻塞（缓冲队列）
  五、认识线程
  
  
  
  
  

• Java的例子

  netgameserver.java
  public class netgameserver //主类
  { static int usercount=1;
  public static void main(String args[])//main函数
  {Socket client=null; …
  new Serthread(client).start();}//启动新线程 …}
  }
  class Serthread extends Thread //自定义的线程类
  { String url=“jdbc:odbc:userInfo”;
  Connection con; Statement stmt;
  Socket thclient;
  DataInputStream in=null;
  …
  public void run()//线程执行run函数----->
  {System.out.println(“a server thread started !”);
  boolean userlistfirshow=false;
  while(true)//开始监听
  {
  if(!userlistfirshow)
  ……}
  }
  }