Linux进程间通信总结

刚请完婚假，请假期间做了些技术总结，其中一个就是Linux进程间通信方式的总结。

Linux提供了多种进程间通信的方式，列举如下：

• PIPE（管道）
• FIFO（先进先出，也称为有名管道）
• domain_socket（域套接字）
• XSI-semaphore（XSI信号量）
• XSI-message_queue（XSI消息队列）
• XSI-shared_memory（XSI共享内存）
• POSIX-semaphore（POSIX信号量）
• mutex（互斥量）

其中semaphore和互斥量虽然是进程或线程间的同步方式，但是同步其实本质上也是通信的一种，所以这里也一并列出来。

PIPE

管道是最古老也是最常用的进程间通信方式，我们在Linux命令行中使用的ls | grep crond就是使用管道将前一个进程的输出重定向为后一个进程的输入。管道主要的缺点是：

1. 只能用于父子或其它有共同祖先的进程之间；
2. 是单工通信。

FIFO

为了克服管道只能用于父子进程间的缺点，引入了有名管道，又称为先入先出队列。FIFO的操作方式与普通文件类似，但是必须同时有写端和读端才可操作。

相对于PIPE，FIFO的主要改进是：

1. 可以用于任意两个进程之间
2. 可以通过FIFO文件的属性来控制访问权限

Domain Socket

域套接字是一种类似于网络套接字的通信方式，但是专门用于同一台主机的两个进程之间，它是一种双工的通信方式。

XSI Semaphore

XSI是X/Open System Interfaces的缩写，是一种系统接口的标准，它规定了三种通信方式，即semaphore、message queue、shared memory，它们有一致的编程接口。Linux系统上可以使用两种形式的信号量，一种是这里说的XSI_semaphore，还有一种是POSIX_semaphore，后面再解释什么是POSIX_semaphore。

在非必须的情况下，个人不推荐使用XSI进程间通信的方，因为它比较复杂。除了共享内存之外，另外两种XSI进程间通信方式都有其它的替代方法。XSI进程间通信的大致流程如下：

1. 两个进程获取一个key
2. 两个进程使用这个key来获取进程间通信的ID
3. 两个进程进行进程间通信
4. 其中一个进程释放进程间通信的ID

最麻烦的地方在于，进程间通信的ID不会随着进程结束自动释放，必须要手动释放。

信号量用于保护不同进程或线程对于有限资源的访问，在进程访问资源前，需要获取信号量，访问结束后释放信号量。当信号量当前值等于0时，获取信号量的进程必须等待，直到有其它进程释放信号量。

XSI Message Queue

消息队列是另一种XSI进程间通信方式，通过两个进程读写同一个内核消息队列来实现进程间通信。

XSI Shared Memory

共享内存是一种最高效的进程间通信方式，直接将一片内存同时映射到两个进程中，然后两个进程读写这片内存即可实现进程间通信。它的代价就是要自己进程同步操作防止出现数据不一致的情况。

POSIX Semaphore

相对于XSI Semaphore，POSIX Semaphore要容易使用的多。

Mutex

一般来说mutex只用于线程间同步，但是通过将一个mutex变量映射到两个不同进程的地址空间中，并设置mutex的进程间共享的属性，也可以用于进程间通信，不过比较麻烦就是啦。如果对于mutex有特殊的爱好，也可以使用的哦。

代码

所有的代码已上传到https://github.com/clpsz/linux-ipcs。虽然每个目录都只有一个main函数，但是代码中使用fork创建了两个进程，不过除了PIPE之外，其它的进程间通信方式并不限于父子进程之间，使用fork只是为了方便测试。