IPC

本文介绍了Linux下的进程间通信手段,主要包括管道、有名管道、信号、消息队列、共享内存、信号量及套接口等,并阐述了它们的特点及应用场景。

linux下的进程通信手段基本上是从Unix平台上的进程通信手段继承而来的。而对Unix发展做出重大贡献的两大主力AT&T的贝尔实验室及BSD(加州大学伯克利分校的伯克利软件发布中心)在进程间通信方面的侧重点有所不同。前者对Unix早期的进程间通信手段进行了系统的改进和扩充,形成了“system V IPC”,通信进程局限在单个计算机内;后者则跳过了该限制,形成了基于套接口(socket)的进程间通信机制。Linux则把两者继承了下来,如图示:


linux下进程间通信的几种主要手段简介:

  1. 管道(Pipe)及有名管道(named 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;
  2. 信号(Signal):信号是比较复杂的通信方式,用于通知接受进程有某种事件发生,除了用于进程间通信外,进程还可以发送信号给进程本身;linux除了支持Unix早期信号语义函数sigal外,还支持语义符合Posix.1标准的信号函数sigaction(实际上,该函数是基于BSD的,BSD为了实现可靠信号机制,又能够统一对外接口,用sigaction函数重新实现了signal函数);
  3. 报文(Message)队列(消息队列):消息队列是消息的链接表,包括Posix消息队列system V消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息,被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少,管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
  4. 共享内存:使得多个进程可以访问同一块内存空间,是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制,如信号量结合使用,来达到进程间的同步及互斥。
  5. 信号量(semaphore):主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。
  6. 套接口(Socket):更为一般的进程间通信机制,可用于不同机器之间的进程间通信。起初是由Unix系统的BSD分支开发出来的,但现在一般可以移植到其它类Unix系统上:Linux和System V的变种都支持套接字。

08-30
在软件开发工具包(SDK)中,进程间通信(IPC)结构的设计对于实现不同进程之间的数据交换和协作至关重要。下面从通用角度对SDK中IPC结构进行分析: ### 头文件部分 头文件通常包含IPC相关的消息定义、结构体声明以及函数原型等。以Chromium的base库中的IPC部分为例,有如下特殊声明: ```cpp IPC_BEGIN_MESSAGES(PluginProcess, 3) IPC_MESSAGE_CONTROL2(PluginProcessMsg_CreateChannel, int /* process_id */, HANDLE /* renderer handle */) IPC_MESSAGE_CONTROL1(PluginProcessMsg_ShutdownResponse, bool /* ok to shutdown */) IPC_MESSAGE_CONTROL1(PluginProcessMsg_PluginMessage, std::vector<uint8> /* opaque data */) IPC_MESSAGE_CONTROL0(PluginProcessMsg_BrowserShutdown) IPC_END_MESSAGES(PluginProcess) ``` 这些宏定义用于声明进程间通信的消息类型,方便不同进程识别和处理特定的消息。头文件中的声明为开发者提供了统一的接口,使得不同进程可以按照约定的格式进行通信。 ### 库文件部分 库文件实现了IPC的具体功能,如消息的发送、接收、序列化和反序列化等。在SDK中,这些功能被封装成库文件,供开发者调用。库文件的实现需要考虑不同操作系统的特性,以确保跨平台的兼容性。例如,在Windows系统中可能会使用命名管道、共享内存等机制,而在Linux系统中可能会使用Unix域套接字、信号量等。 ### 示例代码部分 示例代码展示了如何使用SDK中的IPC功能。通常会包含创建IPC通道、发送和接收消息等基本操作。通过示例代码,开发者可以快速上手,了解如何在自己的项目中集成IPC功能。例如,以下是一个简单的伪代码示例: ```python # 伪代码示例,用于说明IPC的基本使用流程 import sdk_ipc # 假设存在一个SDK的IPC模块 # 创建IPC通道 channel = sdk_ipc.create_channel() # 发送消息 message = sdk_ipc.create_message("Hello, IPC!") channel.send_message(message) # 接收消息 received_message = channel.receive_message() print(received_message) # 关闭通道 channel.close() ``` ### 文档部分 文档会详细介绍SDK中IPC的使用方法、消息格式、错误处理等内容。对于复杂的IPC机制,文档还会提供设计思路和实现原理的说明,帮助开发者深入理解和使用。例如,文档会说明如何处理消息的超时、如何处理不同类型的错误等。 ### 配置文件部分 配置文件可能用于设置IPC的一些参数,如通信的端口号、缓冲区大小等。这些参数可以根据具体的应用场景进行调整,以优化IPC的性能。例如,在高并发的场景下,可以适当增大缓冲区的大小,以避免消息丢失。 ### 工具部分 部分SDK可能会提供一些辅助工具,用于调试和监控IPC的运行情况。例如,工具可以显示消息的发送和接收时间、统计消息的数量等,帮助开发者快速定位和解决问题。
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