进程通信(操作系统10)

进程通信

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操作系统 系列文章目录

  • 进程通信
  • 前言
  • 1 共享存储
    • 1.1 进程通信的定义
    • 1.2 共享存储
  • 2 管道通信
  • 3 消息传递
  • 4 小结

前言

在本篇中,你将掌握

  • 进程通信的三种方式的流程
  • 共享存储、管道通信、消息传递的特点

进程通信(操作系统10)_第1张图片
注意体会理解各种实现方式的进程通信的流程

1 共享存储

1.1 进程通信的定义

进程通信(操作系统10)_第2张图片
进程通信:进程之间的信息交换
进程是分配系统资源的单位(包括内存地址空间),因此各进程拥有的内存地址空间相互独立一个进程不能直接访问另一个进程的地址空间。

但为了实现安全的进程通信,操作系统提供了一些方法:

  1. 共享存储
  2. 消息传递
  3. 管道通信

1.2 共享存储

进程通信(操作系统10)_第3张图片
因为两个进程不能访问彼此的地址空间,即进程1不能访问进程2的地址空间。所以操作系统提供了共享空间和同步互斥工具,注意两个进程对共享空间的访问必须是互斥

共享存储有两种存储方式:

  1. 基于数据结构的共享:共享空间里只能存放特定数据结构,如长度为10的数组。
      这种共享方式速度慢、限制多,是一种低级通信方式。

  2. 基于存储区的共享:共享空间为内存中的一块共享存储区,数据的形式、存放位置由进程控制,而不是操作系统。
      这种共享方式速度更快,是一种高级通信方式。

2 管道通信

进程通信(操作系统10)_第4张图片
第二种进程通信的方式是管道通信,就是两个进程间通过一个管道实现进程间的信息传输,值得注意的是:

  1. 管道只能采用半双工通信,某一时间段内只能实现单向的传输。如果要实现双向同时通信,则需要设置两个管道
  2. 各进程要互斥地访问管道
  3. 数据以字符流的形式写入管道,当管道写满时,写进程的write()系统调用将被阻塞,等待读进程将数据全部取走后;当读进程将数据全部取走后,管道为空,此时读进程的read()系统调用将会被阻塞
  4. 如果管道没写满,就不允许读。如果没读空,就不允许写
  5. 数据一旦被读出,就从管道中抛弃,这就意味着读进程最多只能有一个,否则可能有读错数据的情况。

3 消息传递

进程通信(操作系统10)_第5张图片
第三种进程通信的方式是消息传递:
  进程间的数据交换以格式化的信息(信息头+信息体)为单位。进程通过操作系统提供的“发送消息/接收消息”两个原语进行数据交换

消息传递又分为两种:

  1. 直接通信方式:消息直接挂到接收进程的消息缓冲队列
  2. 间接通信方式:消息要先发送到中间实体(信箱)中,因此也称“信箱通信方式”,如:计算机网路中的电子邮件系统,两个进程通过发送原语和接收原语来从中间实体获得信息。

4 小结

进程通信(操作系统10)_第6张图片

本篇重点:
(1)进程通信的三种方式的大致流程
(2)共享存储:要互斥地访问共享空间
(3)管道通信:一个管道只能实现半双工通信;在管道写满时,不能再写、读空时,不能再读、没写满不能读,没读空不能写
(4)消息传递的两种方式区别

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