第七讲+进程间通信

进程间通信一：【进程间通信简介】进程间通信(I P C)用于处理一个多进程系统中各个进程之间的协调。

所谓进程间通信就是指多个进程之间相互通信、交换信息的方法。

二：【进程间通信方法】一般分为七种：共享内存、信号量、管道、命名管道、消息队列、套接口、全双工管道。

三：【主要通信方法简介及实例】【1】共享内存：共享内存是l i n u x中最底层、最快速的通信机制，与信号量同属于系统V（S Y S T E M V=S Y S V）子系统进程间通信机制。

其原理是通过两个或多个进程共享同一块内存区域来实现进程间通信。

范例：v i t e s t w r i t e.c#i n c l u d e<s y s/i p c.h>#i n c l u d e<s y s/s h m.h>#i n c l u d e<s y s/t y p e s.h>#i n c l u d e<u n i s t d.h>t y p e d e f s t r u c t{c h a r n a m e[4];i n t a g e;m a i n(i n t a r g c,c h a r**a r g v){i n t s h m_i d,i;k e y_t k e y;c h a r t e m p;p e o p l e*p_m a p;c h a r*n a m e="/de v/s h m/m y s h m2";k e y=f t o k(n a m e,0);i f(k e y==-1)p e r r o r("f t o k e r r o r");s h m_i d=s h m g e t(k e y,4096,I P C_C R E A T);i f(s h m_i d==-1){p e r r o r("s h m g e t e r r o r");r e t u r n;}p_m a p=(p e o p l e*)s h m a t(s h m_i d,N U L L,0);t e m p='a';f o r(i=0;i<10;i++)t e m p+=1;m e m c p y((*(p_m a p+i)).n a m e,&t e m p,1);(*(p_m a p+i)).a g e=20+i;}i f(s h m d t(p_m a p)==-1)p e r r o r("d e t a c h e r r o r");}V i t e s t r e a d.c#i n c l u d e<s y s/i p c.h>#i n c l u d e<s y s/s h m.h>#i n c l u d e<s y s/t y p e s.h>#i n c l u d e<u n i s t d.h>t y p e d e f s t r u c t{c h a r n a m e[4];i n t a g e;}p e o p l e;m a i n(i n t a r g c,c h a r**a r g v){i n t s h m_i d,i;k e y_t k e y;p e o p l e*p_m a p;c h a r*n a m e="/de v/s h m/m y s h m2";k e y=f t o k(n a m e,0);i f(k e y==-1)p e r r o r("f t o k e r r o r");s h m_i d=s h m g e t(k e y,4096,I P C_C R E A T);i f(s h m_i d==-1){p e r r o r("s h m g e t e r r o r");r e t u r n;}p_m a p=(p e o p l e*)s h m a t(s h m_i d,N U L L,0);f o r(i=0;i<10;i++){p r i n t f("n a m e:%s\n",(*(p_m a p+i)).n a m e);p r i n t f("a g e%d\n",(*(p_m a p+i)).a g e);}i f(s h m d t(p_m a p)==-1)p e r r o r("d e t a c h e r r o r");}testwrite.c创建一个系统V共享内存区，并在其中写入格式化数据；testread.c访问同一个系统V共享内存区，读出其中的格式化数据。

操作系统的进程间通信与同步机制操作系统是计算机系统中最核心的软件之一，负责管理和协调计算机硬件和软件资源的使用。

在多道程序设计环境下，操作系统需要管理多个同时运行的进程，而进程间的通信和同步是操作系统中的重要任务之一。

本文将探讨操作系统中的进程间通信和同步机制的基本概念、原理和应用。

一、进程间通信（Inter-process Communication，IPC）进程间通信是指不同进程之间交换信息的机制。

在操作系统中，进程间通信是实现进程协作和数据共享的基础。

常见的进程间通信方式包括管道、消息队列、信号量、共享内存等。

1. 管道（Pipe）管道是一种半双工的通信方式，将一个进程的输出连接到另一个进程的输入，实现进程之间的单向通信。

管道分为有名管道和无名管道，有名管道可以在不同进程之间共享，而无名管道只能在具有父子关系的进程之间使用。

2. 消息队列（Message Queue）消息队列是一种可以在不相关进程之间传递数据的通信机制，它通过将消息放入队列中，实现进程之间的异步通信。

消息队列可以实现进程之间的解耦，提高系统的可维护性和灵活性。

3. 信号量（Semaphore）信号量是一种用于进程间同步与互斥的机制，它可以用来解决临界区问题和进程同步问题。

信号量可以用来控制资源的访问顺序，避免竞争条件和死锁等问题。

4. 共享内存（Shared Memory）共享内存是一种高效的进程间通信方式，它允许多个进程直接访问同一块内存区域，从而实现数据的共享。

共享内存可以提高进程间通信的性能，但需要合理控制访问权限，防止数据的冲突和错误。

二、进程间同步（Process Synchronization）进程间同步是指多个进程之间按照特定的顺序执行，保证数据的一致性和正确性。

在多进程环境下，进程之间的并发执行可能导致竞争条件、死锁和资源冲突等问题，进程间同步机制可以解决这些问题。

1. 互斥锁（Mutex）互斥锁是一种二进制的同步机制，用于保护临界区，避免多个进程同时访问共享资源。

深入理解操作系统中的进程间通信机制进程间通信（Inter-Process Communication，IPC）是操作系统中实现不同进程之间数据传输、共享资源、协同工作的一种机制。

在多进程环境下，各个进程相互独立运行，因此需要一种机制来实现它们之间的通信与协调。

本文将深入探讨进程间通信的概念、分类以及常用的实现方式。

一、进程间通信的概念进程间通信是指在操作系统中，不同进程之间通过一定的方法来交换数据和信息的过程。

它是为了满足进程之间资源共享、信息传递、任务协作等需求而设计的。

通过进程间通信，进程可以相互发送数据、接收数据，实现数据共享、同步、互斥等功能。

二、进程间通信的分类根据通信时是否需要借助操作系统来实现，进程间通信可以分为以下两类：1.隐式通信隐式通信是指不需要借助操作系统提供的特殊通信机制，而是通过共享的文件、数据库、内存等资源来实现进程之间的数据交换。

这种通信方式通常适合于处于同一主机上的进程通信，无需操作系统进行干预。

2.显式通信显式通信是指需要借助操作系统提供的通信机制来实现进程间通信。

其中常见的通信机制包括管道、消息队列、信号量、共享内存等。

这些通信机制是操作系统提供的API，用于实现进程间数据传输和共享资源。

三、常用的进程间通信方式在显式通信中，有多种方式可以实现进程间通信。

下面介绍几种常用的方式：1.管道（Pipe）管道是一种半双工的通信方式，用于在两个进程之间传递数据。

它基于文件描述符实现，包括有名管道和无名管道。

有名管道可以在不相关的进程之间进行通信，而无名管道仅用于相关进程之间的通信。

2.消息队列（Message Queue）消息队列是一种可以在不同进程间传递、保存消息的机制。

它采用先进先出的方式，保证消息的有序发送和接收。

通过消息队列，进程可以发送和接收各种类型的消息，实现数据传递和同步。

3.信号量（Semaphore）信号量是一种用于进程间同步和互斥的机制。

它通常用于解决多个进程之间对共享资源的访问问题。

进程和进程间通信进程是操作系统中的一个基本概念，它代表了一个正在运行的程序实例。

在现代操作系统中，多个进程可以同时运行，并且需要进行相互之间的通信和协调。

进程间通信（Inter-Process Communication，IPC）是指不同进程之间进行数据交换和共享的机制。

一、进程间通信的需求与作用进程间通信的需求主要体现在以下几个方面：1. 数据共享：不同进程可能需要共享数据，以便实现信息的交换和共同处理。

2. 信息传递：进程之间可能需要进行消息的传递，以便进行协调和同步。

3. 资源共享：进程可能需要共享系统资源，如文件、设备等。

进程间通信的作用主要包括：1. 提高系统性能：进程间通信可以使不同进程并发执行，提高系统整体的运行效率。

2. 实现协作：不同进程之间可以交换信息、协调工作，实现更复杂的任务。

3. 实现分布式计算：通过进程间通信，可以将任务分布到不同的进程或计算机上进行并行处理。

二、进程间通信的方式在实际应用中，进程间通信可以通过多种方式来实现：1. 管道（Pipe）：管道是一种半双工的通信方式，可以用于具有亲缘关系的进程之间进行通信。

常见的管道实现有匿名管道和有名管道。

2. 消息队列（Message Queue）：消息队列是一种通过系统内核提供的消息缓冲区进行通信的方式，具有高度灵活性和可靠性。

3. 信号量（Semaphore）：信号量是一种计数器，用于实现进程之间的同步和互斥操作，常用于控制对共享资源的访问。

4. 共享内存（Shared Memory）：共享内存是一种将同一块物理内存映射到多个进程的通信方式，可以实现数据的快速共享。

5. 套接字（Socket）：套接字是一种通信机制，可以用于实现不同计算机之间的进程间通信，常用于网络编程。

以上只是进程间通信的一些常见方式，实际上还有其他方式如信号、文件、RPC（远程过程调用）等。

在选择具体的通信方式时，需要根据实际场景需求进行综合考虑。

了解电脑操作系统的进程间通信电脑操作系统中的进程间通信是指不同进程之间进行数据传递和信息交换的过程。

进程是操作系统中的基本单位，它代表着一个正在运行的程序。

进程间通信的目的是实现多个进程之间的协作和数据共享，从而提高系统的效率和性能。

进程间通信的方式有多种，包括管道、消息队列、信号量、共享内存等。

下面将逐一介绍这些通信方式及其特点。

1. 管道管道是一种半双工的通信方式，它分为无名管道和有名管道。

无名管道只能在具有父子关系的进程之间通信，而有名管道可以在不相关的进程之间通信。

管道的通信方式是通过将数据写入一个进程的输出端，然后由另一个进程从输入端读取数据。

它适用于数据量较小且有顺序要求的通信场景。

2. 消息队列消息队列是一种存放在内核中的消息链表，在发送进程和接收进程之间传递数据。

发送进程将消息发送到队列中，接收进程从队列中读取消息。

消息队列可以实现不相关进程之间的通信，且可以同时处理多个发送和接收操作。

它适用于并发性要求较高的场景。

3. 信号量信号量是一种用于进程间同步和互斥的机制。

通过设置信号量的初值，进程可以通过对信号量进行P（等待）和V（释放）操作来实现对共享资源的互斥访问。

信号量可以用于解决生产者-消费者问题、读者-写者问题等经典的进程同步与互斥问题。

4. 共享内存共享内存是一种进程间共享数据的方法，多个进程可以直接访问同一块内存区域。

进程可以通过读写该内存区域来进行数据的交换和共享。

由于共享内存不涉及内核的切换和数据的拷贝，所以速度较快，但同时也要求进程之间的同步和互斥。

除了上述几种常用的进程间通信方式外，还有其他一些更高级的通信机制，如远程过程调用（RPC）、网络套接字等。

它们可以在不同的计算机之间实现进程间通信，扩展了通信的范围和方式。

在实际应用中，选择何种进程间通信方式取决于具体的业务需求和系统架构。

不同的通信方式有各自的优缺点，需要根据实际情况进行选择。

同时，为了确保通信的正确性和可靠性，应当在设计和实现过程中考虑进程同步、错误处理等因素。

进程间通信方法
一、简介
进程间通信（Inter-Process Communication，IPC）是指两个或以上的进程之间的交互式通信联系，它可以用来实现进程间的数据交换、任务分配和调度等多种功能。

进程间通信属于分布式环境中的一部分，其中，计算机网络可以被看作是一种进程间通信的手段。

二、进程间通信方法
1. 管道（Pipe）
管道是进程间通信的最常用的方式，它是UNIX系统的一种文件类型，可以作为进程间双向通信的手段，每个管道类型的文件有两个端口，可以用来交换数据，管道的实现方式很简单，但是没有消息的概念，而且有一定的消息大小的限制，只能在同一操作系统中使用，不能跨不同的操作系统。

2. 消息传递（Message Passing）
消息传递是将信息传递给分布式进程，这种进程间通信的传输方式可以跨越多个计算机系统，而不仅仅是应用程序之间的通信。

消息传递在分布式系统中是必不可少的，它可以实现远程调用、异步调用、消息接收和消息发送等功能。

3. 共享内存（Shared Memory）
共享内存是一种在两个或多个进程之间共享的一段具有特定格
式的内存，它通常用来实现进程之间的数据交换，可以提高进程间的通信效率，但是它和消息传递一样，也需要进程间的协作，才能保证
共享内存的状态更新不冲突。

4. 信号量（Semaphore）
信号量是一种同步技术，用于控制多个进程的访问。

它常用于一个进程要建立一定的锁，来保护一段关键的代码，以避免其他进程并行访问可能造成的数据安全问题。

5. 信号（Signal）
信号是一种进程间通信的特殊方式，它可以跨越多个进程，用于控制多个进程之间的通信，常用于一个进程通知其他进程采取某种措施。

进程创建和进程通信北方工业大学自动化系李宇成LYC@2012.03基本内容1. 进程和线程的基本概念；PID, PCB2. 创建进程；（举例）fork(), vfork()函数, execve()3、进程间通信方式（1）匿名管道（举例）1、进程和线程的基本概念•进程：是具有一定独立功能的程序在数据集合上的一次运行活动。

进程是系统中独立存在的实体。

(进程号：PID)进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位，它可以拥有自己独立的资源，比如文件和设备等。

未经进程本身允许，其他进程不能访问到这些资源。

•线程：是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位。

同一进程下的线程之间共享资源，切换时，不需要切换上、下文。

•一个进程中至少有一个或多个线程；•进程与线程的区别：进程之间资源（数据）不共享；一个进程内部可以拥有多个线程，同一个进程下的线程，共享资源；进程切换，需要保存数据，现场等，费时间。

线程切换，数据共享，只需要较少的堆栈保护，省时间。

Linux进程和线程•轻量级进程：Linux中进程和线程之间没有区别。

因此，使用轻量级进程对多线程应用程序提供支持。

Linux下，用户的线程映射到内核进程上。

此时，一个线程对应一个进程，称为轻量级进程；•用户同一进程下的多个线程，映射到内核时，将具有相同的进程组别。

这样使得，这些进程可以共享文件和内存资源。

切换进程时，也不用切换上、下文。

新创建的进程组号等于首个进入该组的进程的PID；•Linux创建进程时，fork()命令被clone()所替代；同一组别的进程，共享内存空间，但是，用户堆栈各自独立；PCB 包含的内容（struct task_struck ）•进程id 。

系统中每个进程有唯一的id ，在C 语言中用pid_t 类型表示，是一个非负整数;•进程的状态：有运行、挂起、就绪、僵尸等状态;•进程切换时需要保存和恢复的一些CPU 寄存器;•描述虚拟地址空间的信息;•描述控制终端的信息;•当前工作目录（Current Working Directory ）;•umask 掩码;•文件描述符表，包含很多指向file 结构体的指针;•和信号相关的信息;•用户id 和组id;•Session （存活时间）和进程组;•进程可以使用的资源上、下限地址(Resource Limit).进程由进程控制块（PCB ）描述进程的三个基本状态转换图运行态/执行态（Running）：进程在处理机上运行；就绪态（Ready）：一个进程获得了除处理机外的一切所需资源，一旦得到处理机即可运行，则称此进程处于就绪状态；阻塞态（Blocked）：（又称等待状态）：一个进程正在等待某一事件发生（如请求I／O）而暂时停止运行。

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。

第七章进程间通信7.1 管道在进程之间通信的最简单的方法是通过一个文件，其中有一个进程写文件，而另一个进程从文件中读，这种方法比较简单，其优点体现在：·只要进程对该文件具有访问权限，那么，两个进程间就可以进行通信。

·进程之间传递的数据量可以非常大。

尽管如此，使用文件进行进程间通信也有两大缺点：·空间的浪费。

写进程只有确保把新数据加到文件的尾部，才能使读进程读到数据，对长时间存在的进程来说，这就可能使文件变得非常大。

·时间的浪费。

如果读进程读数据比写进程写数据快，那么，就可能出现读进程不断地读文件尾部，使读进程做很多无用功。

要克服以上缺点而又使进程间的通信相对简单，管道是一种较好的选择。

所谓管道，是指用于连接一个读进程和一个写进程，以实现它们之间通信的共享文件，又称pipe文件。

向管道(共享文件)提供输入的发送进程(即写进程)，以字符流形式将大量的数据送入管道；而接受管道输出的接收进程(即读进程)，可从管道中接收数据。

由于发送进程和接收进程是利用管道进行通信的，故又称管道通信。

这种方式首创于Unix系统，因它能传送大量的数据，且很有效，故很多操作系统都引入了这种通信方式，Linux也不例外。

为了协调双方的通信，管道通信机制必须提供以下三方面的协调能力：·互斥。

当一个进程正在对pipe进行读/写操作时，另一个进程必须等待。

·同步。

当写(输入)进程把一定数量(如4KB)数据写入pipe后，便去睡眠等待，直到读(输出)进程取走数据后，再把它唤醒。

当读进程读到一空pipe时，也应睡眠等待，直至写进程将数据写入管道后，才将它唤醒。

·对方是否存在。

只有确定对方已存在时，方能进行通信。

7.1.1 Linux管道的实现机制在Linux中，管道是一种使用非常频繁的通信机制。

从本质上说，管道也是一种文件，但它又和一般的文件有所不同，管道可以克服使用文件进行通信的两个问题，具体表现为：·限制管道的大小。