进程通信

1 进程通信概念

  进程通信就是进程之间的信息交换。
  进程是分配系统资源的单位（包括地址空间），因为各进程拥有的内存地址空间相互独立。

  为了保证安全，一个进程不能直接访问另一进程的地址空间。但是进程之间的信息交换又是必须实现的。为了保证进程间安全通信，操作系统提供了一些方法。
  操作系统为进程通信实现了三种方式：共享存储、消息传递、管道通信。

2 进程通信方式

  2.1 共享存储

  操作系统为需要通信的进程创建一个共享空间，进程可以向共享空间中发送信息或接收信息。但是进程对共享空间的访问必须是互斥的，即只有一个进程对共享空间的访问释放，其他进程才能访问共享空间。

  共享存储分为：基于数据结构的共享和基于存储区的共享。

  (1) 基于数据结构的共享：如共享空间里只能放一个长度为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：在内存中画出一块共享区域，数据的形式、存放的位置都由进程控制，而不是操作系统。相比之下，这种共享方式速度更快，是一种高级通信方式。

  2.2 管道通信

  “管道”是指用于连续读写进程的一个共享文件，又名pipe文件，其实就是在内存中开辟一个大小固定的缓冲区。

  管道只能采用半双工通信，所谓半双工就是在某一个时间段内只能实现单向的传输。如果要实现双向同时通信，则需要像上图一样设置两个管道。
  各个进程同样要互斥访问管道。
  数据以字符流的形式写入管道，当管道写满时，写进程的write()系统调用会被阻塞，等待读进程将数据取走。读进程将数据全部取走后，管道变空，此时读进程的read()系统调用将被阻塞。
  如果管道没写满，就不允许读。如果管道没被读空，就不允许写。
  数据一旦被读出，就从管道中被抛弃，这就意味着读进程只能有一个，否则可能会有读错数据的可能性。

  2.3 消息传递

   进程间的数据交换以格式化的消息（Message）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。

  消息传递分为：直接通信方式和间接通信方式。
  直接通信方式：将消息直接挂到接收进程的消息缓冲队列上。

  间接通信方式：先将消息发送到中间实体（信箱）中，因此也称“信箱通信方式”。

  进程之间的发送的信息都存储在信箱（中间实体）中，由于每消息头中都包含了消息的发送进程ID和接收进程ID，所以信箱中的消息只会被与消息头中接收进程ID相同的进程接收。

3 小结

  本文完

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