网络应用程序设计(方敏)-第5章 进程间通信及实现方法

第六章机内进程间通信6.1 引言计算机网络通信通常包括广播通信、多播通信和点对点通信。

一个基于网络的软件系统，从通信进程的物理位置来看，系统中的进程通信通常包括两种方式，即位于不同节点上的进程通信和一个节点上不同进程之间的通信。

对于不同节点上的进程通信，主要采用Internet 域套接字技术实现；对于一个节点上不同进程之间的通信，绝大多数操作系统提供了管道、共享内存、套接字方法。

对于许多网络应用系统，例如入侵检测系统（IDS）、网管系统等，系统要求很高的实时性，通信性能的好坏直接决定了该系统的可用性和效率。

其中一个节点上的进程之间通信通常占有很大比重，因此，对于一个节点上不同进程之间的通信性能进行研究是十分重要的。

网络编程通常涉及多个进程之间相互作用，相互协调它们的活动。

这一协调是通过进程间的某些主动或被动通信实现的。

Linux系统提供多种在一个节点上进程间通信方式，主要有信号（Signal）、管道（pipe）、命名管道（FIFOS）、消息队列（message queue）、信号灯（semaphore）、共享内存（shared memory）和内存映象（memory mapped file）以及UNIX 域类型的套接字。

信号是UNIX系统中最原始的进程间同步和通信的工具，用于通知进程在它的运行环境中发生的事件，这种通信方式主要用于传输少量数据。

消息队列和共享内存是同一计算机内进程间通信的重要方式，消息队列支持多路复用，但需要进行两次数据的复制，从用户空间到核心，再从核心到用户空间；共享内存不需要多次拷贝，所以在传输数据量大的进程通信中，使用共享内存比使用消息队列性能好。

对于使用Internet域的套接字，既可以支持机内进程间通信，也可以支持不同机器之间进程通信，有关文献指出，对于本地通信，采用UNIX域套接字的通信速度是采用Internet 域套接字的2倍. 因此，使用UNIX域套接字支持位于同一个节点上的进程间通信。

进程间通信有那些方式摘要随着人们对应用程序的要求越来越高，单进程应用在许多场合已不能满足人们的要求。

编写多进程/多线程程序成为现代程序设计的一个重要特点，在多进程程序设计中，进程间的通信是不可避免的。

M icrosoft Win32 API提供了多种进程间通信的方法，全面地阐述了这些方法的特点，并加以比较和分析，希望能给读者选择通信方法提供参考。

1 进程与进程通信进程是装入内存并准备执行的程序，每个进程都有私有的虚拟地址空间，由代码、数据以及它可利用的系统资源(如文件、管道等)组成。

多进程/多线程是Windows操作系统的一个基本特征。

M icrosoft Win32应用编程接口(Application Programming Interface, API)提供了大量支持应用程序间数据共享和交换的机制，这些机制行使的活动称为进程间通信(InterProcess Communication, IPC)，进程通信就是指不同进程间进行数据共享和数据交换。

正因为使用Win32 API进行进程通信方式有多种，如何选择恰当的通信方式就成为应用开发中的一个重要问题，下面本文将对Win32中进程通信的几种方法加以分析和比较。

2 进程通信方法2.1 文件映射文件映射(Memory-Mapped Files)能使进程把文件内容当作进程地址区间一块内存那样来对待。

因此，进程不必使用文件I/O操作，只需简单的指针操作就可读取和修改文件的内容。

Win32 API允许多个进程访问同一文件映射对象，各个进程在它自己的地址空间里接收内存的指针。

通过使用这些指针，不同进程就可以读或修改文件的内容，实现了对文件中数据的共享。

应用程序有三种方法来使多个进程共享一个文件映射对象。

(1)继承：第一个进程建立文件映射对象，它的子进程继承该对象的句柄。

(2)命名文件映射：第一个进程在建立文件映射对象时可以给该对象指定一个名字(可与文件名不同)。

操作系统中的进程间通信与同步机制在计算机领域中，操作系统是一个必不可少的软件，它管理着计算机硬件和软件资源，并且为用户和应用程序提供了一个运行环境。

而进程是操作系统中执行中的程序实例，它是计算机资源分配、调度和执行的基本单位。

在一个操作系统中，多个进程常常需要进行通信和同步，以便进行数据传递和协调工作。

本文将讨论操作系统中的进程间通信与同步机制。

一、进程间通信（IPC）进程间通信，简称IPC（Inter-Process Communication），是指不同进程之间相互交换数据和信息的一种机制。

它允许进程之间共享资源、传递消息和协调活动。

在操作系统中，有几种常见的IPC机制，包括管道、共享内存、消息队列和套接字等。

1. 管道（Pipe）管道是一种最简单的进程间通信机制，它创建了一个字节流管道，一个进程的输出可以直接作为另一个进程的输入。

在Unix/Linux系统中，使用pipe()系统调用创建一个管道，典型的管道用法是通过fork()系统调用创建一个子进程，其中一个进程通过管道向另一个进程传递数据。

2. 共享内存（Shared Memory）共享内存是一种进程间通信的高效机制，它允许多个进程访问同一个内存区域，从而实现数据的共享。

在操作系统中，使用共享内存可以显著提高进程间通信的速度。

常见的共享内存接口包括shmget、shmat和shmdt等。

3. 消息队列（Message Queue）消息队列是一种进程间通信的方式，它通过在消息队列中传递和接收消息来实现进程间的数据交换。

在操作系统中，消息队列常用于解决生产者-消费者问题，其中一个进程将数据发送到消息队列，另一个进程从消息队列中接收数据。

4. 套接字（Socket）套接字是一种进程间通信的通用机制，它允许不同计算机上的进程通过网络进行通信。

套接字可以进行不同类型的通信，包括面向连接的socket和面向无连接的socket。

在操作系统中，套接字常用于实现分布式系统和网络应用程序。

进程间通信方式及实现方法进程间通信是计算机系统中重要的概念，它指的是不同进程之间进行数据交换和信息传递的方式。

在操作系统中，进程之间通信的方式和实现方法有多种，主要包括管道、消息队列、信号量、共享内存和套接字等。

首先，管道是进程之间通信的一种简单方式，可以是匿名管道或命名管道。

匿名管道只能在具有亲缘关系的父子进程之间进行通信，而命名管道则可以在无亲缘关系进程之间通信。

管道是一种单向通信方式，只支持一端写入，一端读取的模式。

其次，消息队列是一种实现进程间通信的方式，允许不同进程之间通过消息传递来交换数据。

消息队列提供了先进先出的数据传递机制，进程可以按照消息的顺序进行读取和发送。

消息队列可以实现跨越不同主机之间的通信，是一种较为灵活和高效的通信方式。

另外，信号量是一种进程同步和互斥的机制，通过对共享内存中的信号量进行操作来实现进程之间的同步和互斥。

进程可以通过信号量进行进程间的通信和资源的互斥访问，确保多个进程之间的访问顺序和一致性。

共享内存是一种高效的进程间通信方式，它允许多个进程访问相同的内存区域，实现了进程之间的数据共享。

共享内存可以提高进程间通信的速度和效率，适用于需要频繁交换数据的场景。

最后，套接字是一种通用的进程间通信方式，通过网络套接字实现进程之间不同主机的通信，通过本地套接字实现同一主机内不同进程之间的通信。

套接字支持多种协议和数据格式，可以实现灵活且高效的进程间通信。

综上所述，不同的进程间通信方式各有优缺点，开发者可以根据具体的需求和场景选择合适的方式进行实现。

进程间通信是实现多任务协作和数据交换的关键技朧，在计算机系统中有着广泛的应用和重要性。

有效的进程间通信方式可以提高系统的性能和并发能力，增强系统的稳定性和可靠性。

IPC（进程间通信）详解Linux环境下，进程地址空间相互独⽴，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，所以进程和进程之间不能相互访问，要交换数据bi必须通过内核，在内核中开辟⼀块缓冲区，进程1把数据从⽤户空间放⾄内核缓冲区，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）⼆、进程间通信的7种⽅式第⼀类：传统的Unix通信机制1. 管道/匿名管道(pipe)管道是半双⼯的，数据只能向⼀个⽅向流动；需要双⽅通信时，需要建⽴起两个管道。

只能⽤于⽗⼦进程或者兄弟进程之间(具有亲缘关系的进程);单独构成⼀种独⽴的⽂件系统：管道对于管道两端的进程⽽⾔，就是⼀个⽂件，但它不是普通的⽂件，它不属于某种⽂件系统，⽽是⾃⽴门户，单独构成⼀种⽂件系统，并且只存在与内存中。

数据的读出和写⼊：⼀个进程向管道中写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。

管道的实质：管道的实质是⼀个内核缓冲区，进程以先进先出的⽅式从缓冲区存取数据，管道⼀端的进程顺序的将数据写⼊缓冲区，另⼀端的进程则顺序的读出数据。

该缓冲区可以看做是⼀个循环队列，读和写的位置都是⾃动增长的，不能随意改变，⼀个数据只能被读⼀次，读出来以后在缓冲区就不复存在了。

当缓冲区读空或者写满时，有⼀定的规则控制相应的读进程或者写进程进⼊等待队列，当空的缓冲区有新数据写⼊或者满的缓冲区有数据读出来时，就唤醒等待队列中的进程继续读写。

管道的局限：管道的主要局限性正体现在它的特点上：只⽀持单向数据流；只能⽤于具有亲缘关系的进程之间；没有名字；管道的缓冲区是有限的（管道制存在于内存中，在管道创建时，为缓冲区分配⼀个页⾯⼤⼩）；管道所传送的是⽆格式字节流，这就要求管道的读出⽅和写⼊⽅必须事先约定好数据的格式，⽐如多少字节算作⼀个消息（或命令、或记录）等等；2. 有名管道(FIFO)匿名管道，由于没有名字，只能⽤于亲缘关系的进程间通信。

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