进程间通信的概念

每个进程各自有不同的用户地址空间，任何一个进程的全局变量在另一个进程中都看不到。因此，进程之间要交换数据必须通过内核，在内核中开辟一块缓冲区，进程1把数据从用户空间拷到内核缓冲区，进程2再从内核缓冲区把数据读走，内核提供的这种机制称为进程间通信 IPC（InterProcess Communication）。

进程间通信 IPC

进程间通信的应用场景

（1）数据传输

一个进程需要将它的数据发送给另一个进程，发送的数据量在一个字节到几兆字节之间。

（2）共享数据

多个进程想要操作共享数据，一个进程对共享数据的修改，别的进程应该立刻看到。

（3）通知事件

一个进程需要向另一个或一组进程发送消息，通知它（它们）发生了某种事件。

（4）资源共享

多个进程之间共享同样的资源，需要内核提供锁和同步机制。

（5）进程控制

有些进程希望完全控制另一个进程的执行（如Debug进程），此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有陷入和异常，并能够及时知道它的状态改变。

1.管道

管道是通过调用 pipe 函数创建的，fd[0] 用于读，fd[1] 用于写。

#include <unistd.h>

int pipe(intfd[2]);

限制：①只支持半双工通信（单向交替传输）；②只能在父子进程或者兄弟进程中使用。

管道

2.FIFO

FIFO也称为管道，与上述管道不同的是没有只能在父子进程中使用的限制。

#include<sys/stat.h>

int mkfifo(const char *path, mode_t mode);

int mkfifoat(int fd, const char *path, mode_t mode);

FIFO 常用于客户-服务器应用程序中，FIFO 用作汇聚点，在客户进程和服务器进程之间传递数据。

管道 FIFO

3.消息队列

消息队列是存放在内核中的消息链表，每个消息队列由消息队列标识符表示。

① 消息队列允许一个或多个进程向它写入与读取消息。

② 管道和消息队列的通信数据都是先进先出的原则

③消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。

4.信号量

信号量是是一个计数器，用于多个进程之间访问共享数据，即进程间同步。

工作机制：信号量的初值（>0），每当有进程申请使用信号量，通过一个P操作来对信号量进行-1操作。当计数器减到0的时候就说明没有资源了，其他进程要想访问就必须等待。当该进程执行完之后，就会执行V操作来对信号量进行+1操作。

信号量

5.共享内存

多个进程可以直接读写同一块内存空间（最快的 IPC ）。

工作机制：将不同进程的虚拟内存地址映射到相同的物理内存地址，实现共享内存。内核有一块内存区，可以将进程的私有地址空间映射到该内存区，因此进程间可以直接读写这一块内存而不需要进行数据的拷贝。

共享内存

6.套接字socket

套接字socket是一种通信机制，实现进程间（本地/跨网络）的通信。socket是应用层和传输层之间的桥梁。

socket的数据交互

socket通信的基本流程如下：

socket通信的基本流程