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轉(zhuǎn)自http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-ipc/index.html，作者：鄭彥興

序

linux下的進(jìn)程通信手段基本上是從Unix平臺(tái)上的進(jìn)程通信手段繼承而來(lái)的。而對(duì)Unix發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)的兩大主力 AT&T的貝爾實(shí)驗(yàn)室及BSD（加州大學(xué)伯克利分校的伯克利軟件發(fā)布中心）在進(jìn)程間通信方面的側(cè)重點(diǎn)有所不同。前者對(duì)Unix早期的進(jìn)程間通信手 段進(jìn)行了系統(tǒng)的改進(jìn)和擴(kuò)充，形成了“system V IPC”，通信進(jìn)程局限在單個(gè)計(jì)算機(jī)內(nèi)；后者則跳過(guò)了該限制，形成了基于套接口（socket）的進(jìn)程間通信機(jī)制。Linux則把兩者繼承了下來(lái)，如圖 示：

其中，最初Unix IPC包括：管道、FIFO、信號(hào)；System V IPC包括：System V消息隊(duì)列、System V信號(hào)燈、System V共享內(nèi)存區(qū)；Posix IPC包括： Posix消息隊(duì)列、Posix信號(hào)燈、Posix共享內(nèi)存區(qū)。有兩點(diǎn)需要簡(jiǎn)單說(shuō)明一下：1）由于Unix版本的多樣性，電子電氣工程協(xié)會(huì)（IEEE）開(kāi) 發(fā)了一個(gè)獨(dú)立的Unix標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)新的ANSI Unix標(biāo)準(zhǔn)被稱為計(jì)算機(jī)環(huán)境的可移植性操作系統(tǒng)界面（PSOIX）。現(xiàn)有大部分Unix和流行版本都是遵循POSIX標(biāo)準(zhǔn)的，而Linux從一開(kāi)始就遵 循POSIX標(biāo)準(zhǔn)；2）BSD并不是沒(méi)有涉足單機(jī)內(nèi)的進(jìn)程間通信（socket本身就可以用于單機(jī)內(nèi)的進(jìn)程間通信）。事實(shí)上，很多Unix版本的單機(jī) IPC留有BSD的痕跡，如4.4BSD支持的匿名內(nèi)存映射、4.3+BSD對(duì)可靠信號(hào)語(yǔ)義的實(shí)現(xiàn)等等。

圖一給出了linux 所支持的各種IPC手段，在本文接下來(lái)的討論中，為了避免概念上的混淆，在盡可能少提及Unix的各個(gè)版本的情況下，所有問(wèn)題的討論最終都會(huì)歸結(jié)到 Linux環(huán)境下的進(jìn)程間通信上來(lái)。并且，對(duì)于Linux所支持通信手段的不同實(shí)現(xiàn)版本（如對(duì)于共享內(nèi)存來(lái)說(shuō)，有Posix共享內(nèi)存區(qū)以及System V共享內(nèi)存區(qū)兩個(gè)實(shí)現(xiàn)版本），將主要介紹Posix API。

linux下進(jìn)程間通信的幾種主要手段簡(jiǎn)介：

1. 管道（Pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用于具有親緣關(guān)系進(jìn)程間的通信，有名管道克服了管道沒(méi)有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它還允許無(wú)親緣關(guān)系進(jìn)程間的通信；
2. 信號(hào)（Signal）：信號(hào)是比較復(fù)雜的通信方式，用于通知接受進(jìn)程有某種事件發(fā)生，除了用于進(jìn)程間通信外，進(jìn)程還可以發(fā)送信號(hào) 給進(jìn)程本身；linux除了支持Unix早期信號(hào)語(yǔ)義函數(shù)sigal外，還支持語(yǔ)義符合Posix.1標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)函數(shù)sigaction（實(shí)際上，該函數(shù) 是基于BSD的，BSD為了實(shí)現(xiàn)可靠信號(hào)機(jī)制，又能夠統(tǒng)一對(duì)外接口，用sigaction函數(shù)重新實(shí)現(xiàn)了signal函數(shù)）；
3. 報(bào)文（Message）隊(duì)列（消息隊(duì)列）：消息隊(duì)列是消息的鏈接表，包括Posix消息隊(duì)列system V消息隊(duì)列。有足夠權(quán)限的進(jìn)程可以向隊(duì)列中添加消息，被賦予讀權(quán)限的進(jìn)程則可以讀走隊(duì)列中的消息。消息隊(duì)列克服了信號(hào)承載信息量少，管道只能承載無(wú)格式字 節(jié)流以及緩沖區(qū)大小受限等缺點(diǎn)。
4. 共享內(nèi)存：使得多個(gè)進(jìn)程可以訪問(wèn)同一塊內(nèi)存空間，是最快的可用IPC形式。是針對(duì)其他通信機(jī)制運(yùn)行效率較低而設(shè)計(jì)的。往往與其它通信機(jī)制，如信號(hào)量結(jié)合使用，來(lái)達(dá)到進(jìn)程間的同步及互斥。
5. 信號(hào)量（semaphore）：主要作為進(jìn)程間以及同一進(jìn)程不同線程之間的同步手段。
6. 套接口（Socket）：更為一般的進(jìn)程間通信機(jī)制，可用于不同機(jī)器之間的進(jìn)程間通信。起初是由Unix系統(tǒng)的BSD分支開(kāi)發(fā)出來(lái)的，但現(xiàn)在一般可以移植到其它類Unix系統(tǒng)上：Linux和System V的變種都支持套接字。

下面將對(duì)上述通信機(jī)制做具體闡述。

附1：參考文獻(xiàn)[2]中對(duì)linux環(huán)境下的進(jìn)程進(jìn)行了概括說(shuō)明：

一般來(lái)說(shuō)，linux下的進(jìn)程包含以下幾個(gè)關(guān)鍵要素：

• 有一段可執(zhí)行程序；
• 有專用的系統(tǒng)堆棧空間；
• 內(nèi)核中有它的控制塊（進(jìn)程控制塊），描述進(jìn)程所占用的資源，這樣，進(jìn)程才能接受內(nèi)核的調(diào)度；
• 具有獨(dú)立的存儲(chǔ)空間

進(jìn)程和線程有時(shí)候并不完全區(qū)分，而往往根據(jù)上下文理解其含義。

參考資料

• UNIX環(huán)境高級(jí)編程，作者：W.Richard Stevens，譯者：尤晉元等，機(jī)械工業(yè)出版社。具有豐富的編程實(shí)例，以及關(guān)鍵函數(shù)伴隨Unix的發(fā)展歷程。
  
  
• linux內(nèi)核源代碼情景分析（上、下），毛德操、胡希明著，浙江大學(xué)出版社，提供了對(duì)linux內(nèi)核非常好的分析，同時(shí)，對(duì)一些關(guān)鍵概念的背景進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。
  
  
• UNIX網(wǎng)絡(luò)編程第二卷：進(jìn)程間通信，作者：W.Richard Stevens，譯者：楊繼張，清華大學(xué)出版社。一本比較全面闡述Unix環(huán)境下進(jìn)程間通信的書(shū)（沒(méi)有信號(hào)和套接口，套接口在第一卷中）。