進程間的通訊方式

1、管道

我們來看一條 Linux 的語句

netstat?-tulnp?|?grep?8080

學過 Linux 命名的估計都懂這條語句的含義,其中”|“是管道的意思,它的作用就是把前一條命令的輸出作為后一條命令的輸入。在這里就是把 netstat -tulnp 的輸出結(jié)果作為 grep 8080 這條命令的輸入。如果兩個進程要進行通信的話,就可以用這種管道來進行通信了,并且我們可以知道這條豎線是沒有名字的,所以我們把這種通信方式稱之為匿名管道。

并且這種通信方式是單向的,只能把第一個命令的輸出作為第二個命令的輸入,如果進程之間想要互相通信的話,那么需要創(chuàng)建兩個管道。

居然有匿名管道,那也意味著有命名管道,下面我們來創(chuàng)建一個命名管道。

mkfifo??test

這條命令創(chuàng)建了一個名字為 test 的命名管道。

接下來我們用一個進程向這個管道里面寫數(shù)據(jù),然后有另外一個進程把里面的數(shù)據(jù)讀出來。

echo?"this?is?a?pipe"?>?test???//?寫數(shù)據(jù)

這個時候管道的內(nèi)容沒有被讀出的話,那么這個命令就會一直停在這里,只有當另外一個進程把 test 里面的內(nèi)容讀出來的時候這條命令才會結(jié)束。接下來我們用另外一個進程來讀取

cat?<?test??//?讀數(shù)據(jù)

我們可以看到,test 里面的數(shù)據(jù)被讀取出來了。上一條命令也執(zhí)行結(jié)束了。

從上面的例子可以看出,管道的通知機制類似于緩存,就像一個進程把數(shù)據(jù)放在某個緩存區(qū)域,然后等著另外一個進程去拿,并且是管道是單向傳輸?shù)摹?/b>

這種通信方式有什么缺點呢?顯然,這種通信方式效率低下,你看,a 進程給 b 進程傳輸數(shù)據(jù),只能等待 b 進程取了數(shù)據(jù)之后 a 進程才能返回。

所以管道不適合頻繁通信的進程。當然,他也有它的優(yōu)點,例如比較簡單,能夠保證我們的數(shù)據(jù)已經(jīng)真的被其他進程拿走了。我們平時用 Linux 的時候,也算是經(jīng)常用。

2、消息隊列

那我們能不能把進程的數(shù)據(jù)放在某個內(nèi)存之后就馬上讓進程返回呢?無需等待其他進程來取就返回呢?

答是可以的,我們可以用消息隊列的通信模式來解決這個問題,例如 a 進程要給 b 進程發(fā)送消息,只需要把消息放在對應的消息隊列里就行了,b 進程需要的時候再去對應的

消息隊列里取出來。同理,b 進程要個 a 進程發(fā)送消息也是一樣。這種通信方式也類似于緩存吧。

這種通信方式有缺點嗎?答是有的,如果 a 進程發(fā)送的數(shù)據(jù)占的內(nèi)存比較大,并且兩個進程之間的通信特別頻繁的話,消息隊列模型就不大適合了。因為 a 發(fā)送的數(shù)據(jù)很大的話,意味發(fā)送消息(拷貝)這個過程需要花很多時間來讀內(nèi)存。

哪有沒有什么解決方案呢?答是有的,請繼續(xù)往下看。

3、共享內(nèi)存

共享內(nèi)存這個通信方式就可以很好著解決拷貝所消耗的時間了。

這個可能有人會問了,每個進程不是有自己的獨立內(nèi)存嗎?兩個進程怎么就可以共享一塊內(nèi)存了?

我們都知道,系統(tǒng)加載一個進程的時候,分配給進程的內(nèi)存并不是實際物理內(nèi)存,而是虛擬內(nèi)存空間。那么我們可以讓兩個進程各自拿出一塊虛擬地址空間來,然后映射到相同的物理內(nèi)存中,這樣,兩個進程雖然有著獨立的虛擬內(nèi)存空間,但有一部分卻是映射到相同的物理內(nèi)存,這就完成了內(nèi)存共享機制了。

4、信號量

共享內(nèi)存最大的問題是什么?沒錯,就是多進程競爭內(nèi)存的問題,就像類似于我們平時說的線程安全問題。如何解決這個問題?這個時候我們的信號量就上場了。

信號量的本質(zhì)就是一個計數(shù)器,用來實現(xiàn)進程之間的互斥與同步。例如信號量的初始值是 1,然后 a 進程來訪問內(nèi)存1的時候,我們就把信號量的值設(shè)為 0,然后進程b 也要來訪問內(nèi)存1的時候,看到信號量的值為 0 就知道已經(jīng)有進程在訪問內(nèi)存1了,這個時候進程 b 就會訪問不了內(nèi)存1。所以說,信號量也是進程之間的一種通信方式。

5、Socket

上面我們說的共享內(nèi)存、管道、信號量、消息隊列,他們都是多個進程在一臺主機之間的通信,那兩個相隔幾千里的進程能夠進行通信嗎?

答是必須的,這個時候 Socket 這家伙就派上用場了,例如我們平時通過瀏覽器發(fā)起一個 http 請求,然后服務器給你返回對應的數(shù)據(jù),這種就是采用 Socket 的通信方式了。

總結(jié)

所以,進程之間的通信方式有:

1、管道

2、消息隊列

3、共享內(nèi)存

4、信號量

5、Socket

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