【嵌入式】Linux C编程——进程间通信方式

Linux的进程间通信方法有管道、消息队列、信号量、共享内存和嵌套字等。

1、进程间通信的目的

• 数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程。
• 共享数据：多个进程想要操作共享数据，若一个进程对共享数据进行修改，别的进程可以立即看到。
• 通知事件：一个进程需要向另一个或一组进程发消息，通知它们发生了某种事件。
• 资源共享：多个进程之间共享同样的资源。
• 进程控制：有些进程希望完全控制另一个进程的执行，此时进程控制希望能够拦截另一个进程的所有信息和异常，并能够及时知道它的状态。

2、管道通信

管道的通信方式分为无名管道和有名管道：无名管道可用于有亲缘关系的进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的限制。
注：有亲缘关系的进程是指具有某个共同祖先的进程。例如，一个进程经过一次或多次fork之后产生的子进程就是改进程的有亲缘关系的进程。

管道具有以下特点：

• 管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；在进行双向通讯时，需要建立两个管道；
• 只能用于父子进程或兄弟进程之间；
• 对于管道两端的进程而言，就是一个文件，但它不属于某种文件系统，单独构成一种文件系统，并且只存在于内存中；
• 一个进程向管道中写入的内容被管道另一端的进程读出，写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾，并且每次都是从缓冲区的头部读出数据。

3、信号通信：

信号是异步的，一个进程不必通过任何操作来等待信号的到达，事实上，进程也不知道信号何时到达。
信号是进程间通信机制中唯一的异步通信机制，可以看作异步通知，通知接收信号的进程有哪些事件发生了。

①、信号的来源：

a、硬件来源（按下了键盘等操作）；
b、软件来源（如系统函数kill、raise等）。

②、信号的种类：

a、根据可靠性划分：可靠信号和不可靠信号；
b、根据时间关系划分：实时信号和非实时信号。

注：非实时信号都不支持排队，都是不可靠信号；实时信号都支持排队，都是可靠信号。

③、信号的处理方式：

a、忽略信号：对信号不做任何处理；
b、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；
c、执行默认操作：Linux对每种信号都规定了默认操作。

4、消息队列：

• 消息队列就是一个消息的链表，可以把消息看作一个记录，具有特定的格式和特定的优先级；
• 对消息队列有写权限的进程可以按照一定的规则添加新消息，对消息队列有读权限的进程则可以从消息队列中读走消息，消息队列是随内核持续的。
• 目前有两种类型的消息队列：POSIX消息队列和系统V消息队列。

5、信号灯：

• 信号灯主要提供对进程间共享资源的访问控制权限，相当于内存中的标志，进程可以根据它判断是否能够访问某些共享资源，同时，进程也可以修改该标志；
• 除了用于访问，还可以用于进程同步；
• 信号灯有两种类型：
  a、二值信号灯：最简单的信号灯形式，信号灯的值只能取0和1，类似于互斥锁；
  b、计算信号灯：信号灯的值可以取任意非负值。

6、共享内存：

• 共享内存是最有效的进程间通信方式，也是最快的IPC形式；
• 两个不同的进程A和B共享内存，即同一块物理地址被映射到进程A和B各自的进程地址空间，进程A可以即时看到进程B对共享内存中数据的更新；
• 由于多个进程共享同一块内存区域，必然需要某种同步机制，互斥锁和信号量都可以。