进程间通信

什么是进程间通信？

进程间通信（Inter-Process Communication, IPC）是指在不同进程之间传递数据和信息的机制。由于每个进程都有独立的地址空间，它们不能直接访问对方的内存，因此需要特殊的机制来进行通信。

主要的IPC机制

1. 管道（Pipes）

• 匿名管道：只能在有亲缘关系的进程间使用

• 命名管道（FIFO）：可以在无亲缘关系的进程间使用

2. 信号（Signals）

• 异步通知机制

• 用于通知进程发生了某个事件

3. 消息队列（Message Queues）

• 允许进程以消息形式进行通信

• 消息可以有优先级

4. 共享内存（Shared Memory）

• 最快的IPC机制

• 多个进程共享同一块内存区域

5. 信号量（Semaphores）

• 用于进程同步

• 控制对共享资源的访问

6. 套接字（Sockets）

• 可用于网络通信

• 支持不同主机间的进程通信

管道示例

# 创建管道
$ command1 | command2

# 创建命名管道
$ mkfifo mypipe
$ cat mypipe &          # 后台读取
$ echo "hello" > mypipe # 写入

信号示例

# 发送信号
$ kill -SIGTERM <pid>
$ kill -9 <pid>         # SIGKILL

# 捕获信号
$ trap "echo 'Received SIGINT'" SIGINT

共享内存示例

// C语言示例
#include <sys/shm.h>
#include <sys/ipc.h>

key_t key = ftok("/tmp", 'A');
int shmid = shmget(key, 1024, IPC_CREAT | 0666);
char *data = shmat(shmid, NULL, 0);

选择合适的IPC机制

机制	速度	复杂性	适用场景
管道	中等	简单	单向数据流
信号	快速	简单	事件通知
消息队列	中等	中等	结构化数据
共享内存	最快	复杂	大量数据
套接字	慢	复杂	网络通信

参考资料

• Linux IPC机制详解

• Julia's Drawings: IPC