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进程间的通信类型

进程间的通信类型有如下六种：

① 管道（pipe）和有名管道（FIFO）。

② 信号（signal）。

③ 共享内存。

④ 消息队列。

⑤ 信号量。

⑥ 套接字（socket）。

进程间通信目的

进程间通信目的有如下五种：

① 数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程。

② 共享数据：多个进程想要共享数据，一个进程对共享数据进行修改后，别的进程可以立刻看到。

③ 通知事件：一个进程需要向另一个或一组进程发送消息，通知它（它们）发生了某种事件（如进程终止时要通知父进程）。

④ 资源共享：多个进程之间共享同样的资源。为了做到这一点，需要内核提供锁和同步机制。

⑤ 进程控制：有些进程希望完全控制另一个进程的执行（如Debug进程），此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有陷入和异常，并能够及时知道它的状态改变。

管道pipe

管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信；
从原理上，管道利用fork机制建立，从而让两个进程可以连接到同一个PIPE上。
在 Linux 中，管道的实现并没有使用专门的数据结构，而是借助了文件系统的file结构和VFS的索引节点inode。通过将两个 file 结构指向同一个临时的 VFS 索引节点，而这个 VFS 索引节点又指向一个物理页面而实现的。

有两个 file 数据结构，但它们定义文件操作例程地址是不同的，其中一个是向管道中写入数据的例程地址，而另一个是从管道中读出数据的例程地址。这样，用户程序的系统调用仍然是通常的文件操作，而内核却利用这种抽象机制实现了管道这一特殊操作。

Linux函数原型

#include <unistd.h>
int pipe(int filedes[2]);
filedes[0]用于读出数据，读取时必须关闭写入端，即close(filedes[1]);
filedes[1]用于写入数据，写入时必须关闭读取端，即close(filedes[0])。
int main(void)
{int n;int fd[2];pid_t pid;char line[MAXLINE];if(pipe(fd)  0){                 /* 先建立管道得到一对文件描述符 */exit(0);}if((pid = fork())  0)            /* 父进程把文件描述符复制给子进程 */exit(1);else if(pid > 0){                /* 父进程写 */close(fd[0]);                /* 关闭读描述符 */write(fd[1], "\nhello world\n", 14);}else{                            /* 子进程读 */close(fd[1]);                /* 关闭写端 */n = read(fd[0], line, MAXLINE);write(STDOUT_FILENO, line, n);}exit(0);
}

命名管道FIFO

由于基于fork机制，所以管道只能用于父进程和子进程之间，或者拥有相同祖先的两个子进程之间 (有亲缘关系的进程之间)。为了解决这一问题，Linux提供了FIFO方式连接进程。FIFO又叫做命名管道(named PIPE)。
FIFO (First in, First out)为一种特殊的文件类型，它在文件系统中有对应的路径。当一个进程以读®的方式打开该文件，而另一个进程以写(w)的方式打开该文件，那么内核就会在这两个进程之间建立管道，所以FIFO实际上也由内核管理，不与硬盘打交道。之所以叫FIFO，是因为管道本质上是一个先进先出的队列数据结构，最早放入的数据被最先读出来，从而保证信息交流的顺序。FIFO只是借用了文件系统来为管道命名。写模式的进程向FIFO文件中写入，而读模式的进程从FIFO文件中读出。当删除FIFO文件时，管道连接也随之消失。FIFO的好处在于我们可以通过文件的路径来识别管道，从而让没有亲缘关系的进程之间建立连接。
函数原型：

       #include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>int mkfifo(const char *filename, mode_t mode);int mknode(const char *filename, mode_t mode | S_IFIFO, (dev_t) 0 );#define MONITOR_FIFO_NAME "/tmp/monitor_fifo"unlink(MONITOR_FIFO_NAME);mkfifo(MONITOR_FIFO_NAME, S_IRUSR | S_IWUSR)fd_fifo = open(MONITOR_FIFO_NAME, O_RDONLY | O_NONBLOCK);	len = read(fd_fifo, &msg, sizeof(monitor_msg));s_fd_fifo = open(MONITOR_FIFO_NAME, O_WRONLY | O_NONBLOCK);	len = write(s_fd_fifo, &msg, sizeof(monitor_msg));

其中pathname是被创建的文件名称，mode表示将在该文件上设置的权限位和将被创建的文件类型(在此情况下为S_IFIFO)，dev是当创建设备特殊文件时使用的一个值。因此，对于先进先出文件它的值为0

共享内存
函数原型

fd = shm_open(name, flag, 0666);
ret = ftruncate(fd, size);
ptr = mmap(0, size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
memcpy(ptr, data, size);//write
memcpy(data, ptr, size);//read
//release
ret = munmap(ptr, size);
ret = shm_unlink(name);

消息队列
函数原型

 msgId = msgget((key_t)((msgMaxLen << 16)|(msgMaxSize << 8)),0666|IPC_CREAT);iRet = msgsnd(msgId,(void *)msg,msgSize,IPC_NOWAIT);iRet = msgrcv(msgId,msgBuf,msgSize,0, IPC_NOWAIT|MSG_NOERROR);iRet = msgctl(msgId,IPC_RMID,NULL);

消息队列与命名管道的比较

消息队列跟命名管道有不少的相同之处，通过与命名管道一样，消息队列进行通信的进程可以是不相关的进程，同时它们都是通过发送和接收的方式来传递数据的。在命名管道中，发送数据用write()，接收数据用read()，则在消息队列中，发送数据用msgsnd()，接收数据用msgrcv()。而且它们对每个数据都有一个最大长度的限制。
与命名管道相比，消息队列的优势在于：
1、消息队列也可以独立于发送和接收进程而存在，从而消除了在同步命名管道的打开和关闭时可能产生的困难。
2、同时通过发送消息还可以避免命名管道的同步和阻塞问题，不需要由进程自己来提供同步方法。
3、接收程序可以通过消息类型有选择地接收数据，而不是像命名管道中那样，只能默认地接收。