1. 概述

进程间通信的原因:

进程之间要保持独立, 也需要通信, 保证相对独立性的同时还需要去确保进程间的沟通.

1.1 通信模型

IPC facility提供2个操作:

• send(message) -- 消息大小固定或者可变
• receive(message)

如果P和Q想通信, 需要:

• 在它们之间建立通信链路
• 通过 send/receive交换消息

通信链路的实现:

• 物理(例如, 共享内存, 硬件总线)
• 逻辑(例如, 逻辑属性)

1.2 直接及间接通信

假如进程A, B需要进行通信, 有以下两种方式:

• 进程A把消息先发给内核, 由内核再转发给进程B.
• 进程A和B直接进行通信.

那么第一种方式就是间接通信, 第二种方式是直接通信.

为了能够实现有效正确的通信, 直接/间接通信需要有以下注意事项:

直接通信:

• 进程必须正确的命名对方:

• send(P, message) -- 发送信息到进程P
• receive(Q, message) == 从进程Q接受消息

• 通信链路的属性

• 自动建立链路
• 一条链路恰好对应一对通信进程
• 每对进程之间只有一个链接存在
•  链接可以是单向的, 但通常为双向的

间接通信:

• 定向从消息队列接收消息

• 每个消息队列都有一个唯一的ID
• 只有它们共享了一个消息队列, 进程才能够通信

• 通信链路的属性

• 只有进程共享一个共同的消息队列, 才建立链路
• 链路可以与许多进程相关联
• 每对进程可以共享多个通信链路
• 连接可以是单向或双向

• 操作

• 创建一个新的消息队列
• 通过消息队列发送和接收消息
• 销毁消息队列
• 原语的定义如下:

                       send(A, message) --- 发送消息到队列A

                       receive(A, message) --- 从队列A接受消息

1.3 阻塞与非阻塞

消息传递可以是阻塞或非阻塞

阻断被认为是同步的:

• Blocking send has the sender block until the message is received
• Blocking receive has the receiver block until a message is available

非阻断被认为是异步的:

• Non-blocking send has the sender send the message and continue
• Non-blocking receive has the receiver receive a valid message or null

1.4 通信链路缓冲

队列的消息被附加到链路, 可以是以下3种方式之一:

• 0容量 - 0 messages, 发送方必须等待接收方(阻塞传递)
• 有限容量 - n messages的有限长度, 如果队列满了那么发送方就必须等待
• 无限容量 - 无限长度, 发送方不需要等待

2. 信号

Signal:

• 软件中断通知事件处理
• Example: SIGFPE, SIGKILL, SIGUSR1, SIGTOP, SIGCONT

接收到信号时会发生什么:

• Catch: 指定信号处理函数被调用
• Ignore: 依赖操作系统的默认操作(Example: Abort, memory, dump, suspend or resume process)
• Mask: 闭塞信号因此不会传送, 可能是暂时的(当处理同样类型的信号)

不足:

不能传输要交换的任何数据

3. 管道

管道是用来进行数据交换的. 

4. 消息队列

消息队列按FIFO来管理消息:

• Message: 作为一个和字节序列存储
• Message Queues: 消息数组
• FIFO & FIFO configuration

5. 共享内存

进程:

• 每个进程都有私有地址空间
• 在每个地址空间内, 明确地设置了共享内存段

优点:

• 快速, 方便地共享数据

不足:

• 必须同步数据访问