16、进程间通信全解析：从消息队列到同步原语

进程间通信全解析：从消息队列到同步原语

在系统层面，大多数异步调用源于进程之间以及不同计算机系统之间的持续通信。本文将深入介绍 Linux 提供的进程间通信（IPC）接口，涵盖消息队列（MQs）、发布/订阅机制、信号量和互斥锁等同步技术，以及共享内存和网络通信等内容。

1. 技术要求

要运行文中的代码示例，你需要准备以下环境：
- 一个能够编译和执行 C++20 的基于 Linux 的系统，例如 Linux Mint 21。
- GCC 12.2 编译器（https://gcc.gnu.org/git/gcc.git gcc - source），并使用 -std=c++2a、-lpthread 和 -lrt 标志。
- 也可以使用 https://godbolt.org/ 在线编译器。
- 所有代码示例可从 https://github.com/PacktPublishing/C - Programming - for - Linux - Systems/tree/main/Chapter%207 下载。

2. 消息队列（MQs）与发布/订阅机制

2.1 消息队列简介

之前讨论过的管道可用于进程间交换数据，但存在一些阻塞点。与之类似，MQs 也可用于相关和不相关进程之间的数据传输，并且能将单个消息发送给多个接收进程。与管道直接发送和接收二进制数据不同，MQs 引入了消息的概念，其传输策略（如队列名称、大小、信号处理、优先级等）由调用进程配置，序列化数据的策略和能力由 MQ 实现。

Linux 提供了两种不同的 MQ 接口：一种用于本地服务器应用（来自 System V），另