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linux中ipc机制
Linux IPC（Inter-Process Communication）机制
1、什么是IPC
Inter-Process Communication，即进程间通信，是操作系统中提供的一种机制，它允许多个进程在没有同时运行的情况下，能够进行通信、协作和共享数据。
Linux提供了五种IPC机制：信号量、管道、消息队列、共享内存、Socket。
2、信号量
信号量是用于同步的一种技术，它主要用于解决两个以上进程同时访问同一资源的问题，即资源竞争问题。
信号量是一个计数锁，可以用它来保护共享资源，它可以阻止多个进程同时进入临界区，以保护临界资源。
3、管道（pipe）
管道的创建是由内核完成的，管道是一种半双工的通信方式，它具有一端数据输入，另一端负责数据输出。
管道只能用于具有公共祖先的两个进程之间的通信。
4、消息队列
消息队列是一种异步的IPC机制，它允许多个进程之间在内核中传递消息。
消息队列在缓存中存储消息，如果消息队列满了，则写入消息失败，如果消息队列空了，则读取消息失败。
5、共享内存
共享内存是一种实时的IPC机制，它比消息队列的通信速度快得
多，因为它不需要内核处理。
共享内存可用于多个进程之间的共享数据，这样多个进程可以访问该共享内存区域的数据，从而减少数据传输时间。
6、 Socket
Socket是一种进程间通信技术，它允许两个或多个进程之间通过网络进行通信。
Socket也可以用作本地进程间的通信，它在多个不同的操作系统中可以使用，甚至可以在不同操作系统之间通信。
linux cpu核访问同一片内存的保护机制在多核处理器系统中，多个 CPU 核心可以同时访问同一片内存。
为了确保在并发访问中数据的一致性，Linux 使用了一些机制来保护共享内存区域，防止并发访问导致数据不一致或错误。
以下是 Linux 中 CPU 核访问同一片内存的保护机制：1. 原子操作：• Linux 提供了一系列原子操作，确保在一个原子操作中对共享内存的访问是不可中断的。
例如，atomic_t 类型和相关的原子操作函数可以确保某些操作是原子的，不会被中断。
2. 自旋锁（Spin Lock）：•自旋锁是一种在多核系统中实现互斥的手段。
当一个核心获得了自旋锁，其他核心如果需要访问被保护的共享内存，就需要等待。
它们会不断尝试获取锁，而不是进入睡眠状态，因此称为“自旋”。
3. 信号量：•信号量是一种更高级的同步机制，可以用于实现对共享资源的访问控制。
Linux 提供了 semaphore 相关的 API，允许程序员使用信号量来保护共享内存。
4. 读写锁（Read-Write Lock）：•读写锁允许多个核心同时读取共享内存，但在写入时必须互斥。
这种机制在对于读访问比写访问频繁的场景中可以提高性能。
5. 屏障（Memory Barriers）：•内存屏障用于强制 CPU 在执行指令时遵循一定的内存访问顺序。
这对于确保在多核系统中，不同核心看到的内存访问顺序是一致的，从而保证数据的一致性。
6. 写时复制（Copy-On-Write）：•对于一些共享的数据结构，Linux 可以使用写时复制技术。
当一个核心需要修改数据时，它会复制一份私有副本，而不是直接修改共享数据。
这样可以避免多核心同时写入导致的冲突。
这些机制的选择取决于应用的需求和性能特性。
在编写多线程或多进程应用程序时，程序员需要根据实际情况选择合适的同步机制来确保数据的一致性和正确性。
在Linux系统中，有一些常用的命令可以用来查看和管理内存。
以下是一些常见的Linux内存相关指令：
1. free：显示系统内存使用情况和交换空间使用情况。
示例：`free -h`
2. top：实时显示系统进程和内存使用情况。
示例：`top`
3. vmstat：显示系统虚拟内存统计信息，包括内存使用情况、I/O等。
示例：`vmstat`
4. ps：显示系统进程状态，包括进程的内存使用情况。
示例：`ps aux`
5. pmap：显示进程的内存映射情况。
示例：`pmap <pid>`
6. smem：综合显示系统内存使用情况，包括物理内存、共享内存、缓存等。
示例：`smem -r`
7. sar：系统活动报告，包括CPU、内存、磁盘等性能信息。
示例：`sar -r`
8. top命令中按下"Shift+m"：按内存使用量排序显示进程列表。
示例：启动top命令后，按下Shift键再按m键。
这些命令可以帮助您了解系统当前的内存使用情况和进程的内存占用情况。
请注意，具体命令的参数和输出可能会因不同的Linux发行版和版本而有所不同。
您可以通过查阅相关文档或使用命令的帮助选项来获取更多详细信息。
linux线程间通信方式
Linux 线程间通信方式包括以下几种：
1. 管道通信：管道是一种半双工的通信方式，只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信，父进程创建管道，在进程间传递数据。
2. 信号通信：信号是一种异步通信方式，在进程之间传递简单的信息。
一个进程向另一个进程发送一个信号，另一个进程收到信号后就可以采取相应的操作。
3. 共享内存通信：共享内存是最快的进程间通信方式，可以将内存区域映射到多个进程的地址空间中，实现进程间数据的共享。
需要注意解决信号量、锁等同步问题。
4. 信号量通信：信号量是一种计数器，用来协调多个进程对共享资源的访问。
多个进程需要对信号量进行操作，以实现对共享资源的访问控制。
5. 消息队列通信：消息队列是一种通过消息传递来进行通信的机制，可以在进程之间传递数据块，通常用于进程间的同步和异步通信。
6. 套接字通信：套接字是基于网络通信的一种进程间通信方式，可用于同一主机上进程间通信，也可以在不同主机之间通信。
套接字是基于 TCP/IP 协议栈实现的，需要在数据传输时注意网络传输和数据结构转换等问题。
以上是 Linux 线程间通信的主要方式，开发者可以根据不同的需求和场景选择合适的方式。
linux进程间通讯的几种方式的特点和优缺点Linux进程间通讯的方式有多种，其优缺点也不尽相同，接受者依赖发送者之时间特性可承载其优端。
下面就讨论几种典型的方式：1、管道（Pipe）：是比较传统的方式，管道允许信息在不同进程之间传送，由一端输入，另一端输出，提供全双工式劝劝信息传送，除此之外，伺服端也可以将其服务转换为管道，例如说Web服务程序。
管道的优点：简单易懂、可靠、灵活、容易管理，可以控制发送端和接收端的信息流量。
管道的缺点：线程之间的信息量不能太大，也只能在本机上使用，不能通过网络发送信息。
2、消息队列（Message queue）：消息队列主要应用在大型网络中，支持多种消息队列协议，广泛用于在远程机器上的进程间的交互、管理进程间的数据和同步问题。
消息队列的优点：主要优点是这种方式可以将消息发送给接收端，然后接收端可以从距离发送端远的地方网络上接收消息，通过消息队列可以较好的管理和控制进程间的数据流量和同步问题。
消息队列的缺点：缺点是消息队里的管理复杂，并且有一定的延迟，而且它使用时应避免共享内存，对于多处理器和跨网络环境， TCP 传输数据时也比不上消息队列的传输效率高。
3、共享内存（Share Memory）：是最高效的进程间通信方式，也是最常用的，它使进程在通信时共享一个存储地址，双方都可以以该存储地址作为参数进行读写操作。
共享内存的优点：实现高性能，数据同步操作快、数据可以高速传输，可以解决多处理器以及跨网络环境的通信。
共享内存的缺点：由于进程间直接使用物理内存，没有任何保护，所需要使用较复杂的同步机制来完成数据的可靠传输。
总的来说，每种进程通讯方式都有各自的优缺点，不同的系统需求也许需要多种方案的相互配合才能有效的处理系统间通信的问题。
系统设计者应根据具体系统需求，选择合适的进程通信方式来实现更好的进程间通信。
简述linux中进程间各种通信方式特点Linux中进程间通信方式有多种，包括管道，命名管道，消息队列，信号量，共享内存和套接字。
每种通信方式都有自己的特点和适用场景。
一、管道1. 特点：- 管道是最简单的进程间通信方式之一，只能用于具有父子关系的进程间通信。
- 管道是一个单向通道，数据只能在一个方向上流动。
- 管道的容量有限，在写度满之前，读进程阻塞；在读度空之前，写进程阻塞。
2. 使用场景：- 父子进程之间需要进行简单的数据传输。
二、命名管道1. 特点：- 命名管道是一种特殊类型的文件，可以实现不相关进程的通信。
- 命名管道是半双工的，只能在一个方向上传输数据。
- 命名管道是顺序读写的，进程可以按照顺序读取其中的数据。
2. 使用场景：- 不相关的进程需要进行数据传输。
- 需要按照顺序进行传输的场景。
三、消息队列1. 特点：- 消息队列是一组消息的链表，具有特定的格式和标识符。
- 消息队列独立于发送和接收进程的生命周期，可以实现不相关进程间的通信。
- 消息队列可以根据优先级进行消息的传输。
2. 使用场景：- 需要实现进程间相对复杂的数据传输。
- 数据传输具有优先级。
四、信号量1. 特点：- 信号量是一个计数器，用于实现多个进程之间的互斥和同步。
- 信号量有一个整数值，只能通过定义的操作进行访问。
- 信号量可以用于控制临界区的访问次数。
2. 使用场景：- 多个进程需要共享公共资源。
- 需要进行互斥和同步操作。
五、共享内存1. 特点：- 共享内存是一块可以被多个进程共同访问的内存区域。
- 共享内存是最快的进程间通信方式，因为数据不需要在进程之间拷贝。
- 共享内存需要通过同步机制（如信号量）进行互斥访问。
2. 使用场景：- 需要高效地进行大量数据传输。
- 数据读写频繁，需要最小化数据拷贝的开销。
六、套接字1. 特点：- 套接字是一种网络编程中常用的进程间通信方式。
- 套接字支持不同主机上的进程进行通信。
free -h各项参数详解一、什么是free -h命令在Linux系统中，free -h命令用于显示系统的内存使用情况。
通过该命令，可以获取关于内存的详细信息，包括总内存、已使用内存、空闲内存以及缓存和缓冲区的使用情况等。
二、free -h命令的各项参数详解1. total（总内存）total参数用于显示系统的总内存大小。
它表示系统中物理内存的总量，以字节为单位。
例如，如果total为8G，则表示系统中的总内存为8GB。
2. used（已使用内存）used参数用于显示已使用的内存大小。
它表示当前系统中已经被占用的内存量，以字节为单位。
通常，used参数的值越大，表示系统内存使用越高。
3. free（空闲内存）free参数用于显示空闲内存大小。
它表示系统中当前未被占用的内存量，以字节为单位。
通常，free参数的值越大，表示系统内存使用越低。
4. shared（共享内存）shared参数用于显示共享内存的大小。
共享内存是一种特殊的内存区域，可以被多个进程同时访问和使用。
在Linux系统中，共享内存通常用于进程间的通信和数据共享。
5. buff/cache（缓存和缓冲区）buff/cache参数用于显示缓存和缓冲区的使用情况。
缓存和缓冲区是系统用来提高磁盘访问速度的一种机制。
缓存用于存储经常访问的数据，而缓冲区用于存储写入磁盘的数据。
6. available（可用内存）available参数用于显示可用内存的大小。
它表示系统中当前可供应用程序使用的内存量，以字节为单位。
available参数的值可以通过将free、buff和cache参数相加得到。
三、free -h命令的实际应用在实际应用中，free -h命令可以帮助系统管理员监控系统的内存使用情况，及时发现内存不足的问题。
通过查看total、used和free参数的值，可以了解系统的内存使用情况，以便进行相应的优化和调整。
例如，如果used参数的值过高，表示系统内存使用过多，可能会导致系统响应变慢或出现内存溢出的问题。
linux内存机制
Linux内存机制是指Linux操作系统中对内存的管理和分配机制。
Linux内存机制是由内核实现的，其目的是为了确保系统稳定性和高效性。
Linux 内存机制包括物理内存管理、虚拟内存管理、内存映射、内存分配和释放等方面。
物理内存管理是指对物理内存的管理和控制。
Linux 内核通过内存映射和页表管理，将物理内存映射到虚拟内存中，实现了内存的隔离和保护。
虚拟内存管理是指对虚拟内存的管理和控制。
Linux 内核通过虚拟内存管理，将进程的逻辑地址空间映射到物理内存中，实现了多个进程的共享内存空间。
内存映射是指将一个文件或设备映射到进程的地址空间中，从而使得这个文件或设备可以像内存一样被访问。
内存分配和释放是指对内存的动态分配和释放。
Linux 内核提供了多种内存分配器，如 SLUB、SLAB 和 Buddy 等，可以根据不同场
景选择不同的内存分配器。
总之，Linux 内存机制是 Linux 操作系统中一个非常重要的子
系统，它为系统提供了高效的内存管理和分配机制，为系统的稳定性和高效性提供了保障。
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Linux下共享内存SUNNY.MAN共享内存允许两个或多个进程进程共享同一块内存(这块内存会映射到各个进程自己独立的地址空间) 从而使得这些进程可以相互通信,进程退出时会自动和已经挂接的共享内存区段分离，但是仍建议当进程不再使用共享区段时调用shmdt来卸载区段。
注意，当一个进程分支出父进程和子进程时，父进程先前创建的所有共享内存区段都会被子进程继承。
如果区段已经做了删除标记(在前面以IPC_RMID指令调用shmctl)，而当前挂接数已经变为0，这个区段就会被移除。
Linux中通过API函数shmget创建的共享内存一般都是在程序中使用shmctl来释放的，但是有时为了调试程序，开发人员可能通过Ctrl + C等方式发送中断信号来结束程序，此时程序申请的共享内存就不能得到释放，当然如果程序没有改动的话，重新运行程序时仍然会使用上次申请的共享内存，但是如果我们修改了程序，由于共享内存的大小不一致等原因会导致程序申请共享内存错误。
因此，我们总是希望每次结束时就能释放掉申请的共享内存。
有两种方法可以用来释放共享内存：第一种：如果总是通过Crtl+C来结束的话，可以做一个信号处理器，当接收到这个信号的时候，先释放共享内存，然后退出程序。
第二种：不管你以什么方式结束程序，如果共享内存还是得不到释放，那么可以通过linux命令ipcrm shm shmid来释放，在使用该命令之前可以通过ipcs -m命令来查看共享内存。
共享内存查看使用ipcs命令，不加如何参数时，会把共享内存、信号量、消息队列的信息都打印出来，如果只想显示共享内存信息，使用如下命令：[root@localhost ~]# ipcs –m同样共享内存的大小也可以用ipcs –lm来查看它的上限下限。
shmget( ) 创建一个新的共享内存区段取得一个共享内存区段的描述符shmctl( ) 取得一个共享内存区段的信息为一个共享内存区段设置特定的信息移除一个共享内存区段shmat( ) 挂接一个共享内存区段shmdt( ) 于一个共享内存区段的分离同样共享内存的大小也可以用ipcs –lm来查看它的上限下限。
我们主要也是关心三个变量，一个是一共可以建立多少个共享内存段，每个段都大可以多少，一共有多少内存可以共享。
使用下面的命令查看共享内存的大小：max number of segments = 4096//总共可以有多少个段max seg size (kbytes) = 4194303//一个段可以多大max total shared memory (kbytes) = 1073741824//所有可以共享的内存大小min seg size (bytes) =1# cat /proc/sys/kernel/shmmax修改共享内存大小：临时修改：在root用户下执行# echo 268435456 > /proc/sys/kernel/shmmax把共享内存大小设置为256MB；永久修改：在root用户下修改/etc/rc.d/rc.local文件，加入下面一行：echo 268435456 > /proc/sys/kernel/shmmax即可每次启动时把共享内存修改为256MBSndchar.c#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<sys/sem.h>#include<sys/shm.h>#include<errno.h>#include<unistd.h>#define SHAREDATABASE 115 /*shared memory database key*/#define SHAREBUFFER 116 /*shared buffer key*/#define SHAREMEMORY 0x800000#define MAX_TEXT 512struct strshm{long head;long tail;};int main(void){int shm_id;int running=1;char *pchdatabase=NULL;char *pchdatabaseori=NULL;struct strshm * phead=NULL;char buffer[MAX_TEXT];long res=0;shm_id=shmget(SHAREDATABASE,SHAREMEMORY,IPC_CREAT);//Create DataBaseif(shm_id==-1){fprintf(stderr,"shmget failed with error: %d\n",errno);exit(EXIT_FAILURE);}else{printf("shmget success shmid is %d\n",shm_id);}pchdatabase=(char*)shmat(shm_id,0,0); //Get Pointpchdatabaseori=pchdatabase;phead=(struct strshm *)pchdatabase;pchdatabase+=sizeof(struct strshm);phead->head=sizeof(struct strshm);phead->tail=sizeof(struct strshm);while(running){memset(buffer,0,MAX_TEXT);printf("Enter some text: less than %d [type end stop]\n",MAX_TEXT);fgets(buffer, MAX_TEXT, stdin);res=strlen(buffer)+sizeof(long)+1;//'\0'if((phead->head+res)<=(0x800000-sizeof(struct strshm))){(*(long *)(pchdatabase+phead->head))=res;phead->head+=sizeof(long);memcpy(pchdatabase+phead->head,buffer,res-sizeof(long));phead->head+=(res-sizeof(long));printf("current head is %d,insert len=%d\n",phead->head,res);}if(strncmp(buffer, "end", 3) == 0){break;}}if(shmdt(pchdatabaseori) == -1)perror(" detach error \n");shmctl(shm_id, IPC_RMID, NULL);return 0;}Rcvchar.c#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<sys/sem.h>#include<sys/shm.h>#include<errno.h>#include<unistd.h>#define SHAREDATABASE 115 /*shared memory database key*/#define SHAREBUFFER 116 /*shared buffer key*/#define SHAREMEMORY 0x800000#define MAX_TEXT 512struct strshm{long head;long tail;};int main(void){int shm_id;int running=1;char *pchdatabase=NULL;char *pchdatabaseori=NULL;struct strshm * phead=NULL;char buffer[MAX_TEXT];long res=0;shm_id=shmget(SHAREDATABASE,SHAREMEMORY,IPC_CREAT);//Create DataBaseif(shm_id==-1){fprintf(stderr,"shmget failed with error: %d\n",errno);exit(EXIT_FAILURE);}else{printf("shmget success shmid is %d\n",shm_id);}pchdatabase=(char*)shmat(shm_id,0,0); //Get Pointpchdatabaseori=pchdatabase;phead=(struct strshm *)pchdatabase;pchdatabase+=sizeof(struct strshm);while(running){//phead=(struct strshm *)pchdatabaseori;memset(buffer,0,MAX_TEXT);if(phead->tail<phead->head){res=*((long *)(pchdatabase+phead->tail));memcpy(buffer,pchdatabase+phead->tail+sizeof(long),res-4);phead->tail+=res;printf("current tail is %d,get len=%d,content=%s\n",phead->tail,res,buffer);}if(strncmp(buffer, "end", 3) == 0){break;}usleep(300000);}if(shmdt(pchdatabaseori) == -1)perror(" detach error \n");shmctl(shm_id, IPC_RMID, NULL);return 0;}Makefileall:sndchar rcvcharsnd:sndchar.c$ gcc -g -o $@ $< >debug.txt 2>&1@echo 编译成功 $@rcv:rcvchar.c$ gcc -g -o $@ $< >>debug.txt 2>&1@echo 编译成功 $@clean:@rm -f sndchar@rm -f rcvchar@rm -f debug.txt关于共享内存，就这么多了，不过要想很好的使用共享内存，一定要考虑资源冲突与数据完整性的问题。
