98、Unix 系统进程通信机制之管道详解

Unix 系统进程通信机制之管道详解

在 Unix 系统中，进程间的同步和数据交换是一个重要的话题。用户模式进程需要依赖内核来实现进程间的同步和通信。虽然可以通过创建文件并使用 VFS 系统调用进行加锁和解锁来实现一定程度的同步，但这种方式需要访问磁盘上的文件系统，成本较高。因此，Unix 内核提供了一组不与文件系统交互的系统调用，同时还开发了一些包装函数来加速进程向内核发出同步请求。

1. Unix 系统的进程通信机制

Unix 系统提供了多种进程间通信机制，以满足不同的应用需求：
- 管道和 FIFO（命名管道） ：适用于实现进程间的生产者/消费者交互。一些进程向管道填充数据，而其他进程从管道中提取数据。
- 信号量 ：是用户模式下的内核信号量的版本。
- 消息 ：允许进程通过在预定义的消息队列中读写消息（短数据块）来交换信息。Linux 内核提供了 System V IPC 消息和 POSIX 消息两种版本。
- 共享内存区域 ：允许进程通过共享的内存块交换信息，对于需要共享大量数据的应用来说，这是最有效的进程通信形式。
- 套接字 ：允许不同计算机上的进程通过网络交换数据，也可用于同一主机上的进程通信，如 X Window 系统图形界面就使用套接字让客户端程序与 X 服务器交换数据。

2. 管道的基本概念和使用

管道是所有 Unix 系统都提供的一种进程间通信机制，它是进程间的单向数据流。一个进程写入管道的数据会