进程与线程

java线程是用户级线程还是内核级线程?

思考来自于汤子瀛的操作系统第四版,79页,我觉得结合java虚拟机里面的线程共有区域的模型,一开始我推测是用户级线程,也就是进程对外获取资源,内部分线程共有区和线程私有区等等…

但是我突然想到了一个特性,就是众所周知,java线程的切换并不稳定,也就是同一优先级的线程并发,无法控制每个线程的执行次数.如果是java自己控制的用户线程,那么为什么不能控制线程切换呢?因此我觉得是cpu负责调度的,一切按cpu的时钟来的.

于是我翻到了82页的"内核控制线程"是对java线程的描述.

内核控制线程:又称轻型进程lwp(light weight process)

每一个进程可以拥有多个lwp,同用户级线程一样,每个lwp都有自己的数据结构如tcb(thread control block)，lwp可以共享进程所有的资源。lwp不可能很大，是作为缓冲池。当用户级线程不需要与内核通信，便不需要与lwp连接

1、证明java线程不是纯粹用户级线程：java中有个fork join框架，这个框架是利用多处理技术进行maprudce的工作，也就证明了内核是可以感知到用户线程的存在，因此才会将多个线程调度到多个处理器中。还有，java应用程序中的某个线程阻塞，是不会引起整个进程的阻塞，从这两点看，java线程绝不是纯粹的用户级线程。 2、再来，证明java线程不是纯粹内核级线程：这点比较直观，如果使用纯粹的内核级线程，那么有关线程的所有管理工作都是内核完成的，用户程序中没有管理线程的代码。显然，java线程库提供了大量的线程管理机制，因此java线程绝不是纯粹的内核级线程。 综上，java线程是混合型的线程模型，一般而言是通过lwp将用户级线程映射到内核线程中。

轻量级线程（LWP）：
https://blog.youkuaiyun.com/dan15188387481/article/details/49450491

一. 概述

1. 进程

进程是资源分配的基本单位。

进程控制块 (Process Control Block, PCB) 描述进程的基本信息和运行状态，所谓的创建进程和撤销进程，都是指对 PCB 的操作。

下图显示了 4 个程序创建了 4 个进程，这 4 个进程可以并发地执行。

2. 线程

线程是独立调度的基本单位。

一个进程中可以有多个线程，它们共享进程资源。

QQ 和浏览器是两个进程，浏览器进程里面有很多线程，例如 HTTP 请求线程、事件响应线程、渲染线程等等，线程的并发执行使得在浏览器中点击一个新链接从而发起 HTTP 请求时，浏览器还可以响应用户的其它事件。

二. 线程的引入

1. 线程引入的原因

进程是一个资源的拥有者，因而在创建，撤销和切换中，系统他需要付出较大的时空开销，这就限制了系统中所设置进程的数目，而且进程切换也少不易过于频繁，这就限制了并发程序的进一步提高。

如何使多个程序更好的并发执行，同时有尽量的减少系统的开销。有学者提出将进程的两个属性分开，即不把调度和分派的基本单位同时作为拥有资源的基本单位。这种思想下，诞生了线程。

2. 线程和进程的对比

我们从下面6个方面对线程和进程进行对比。

a. 调度的基本单位
在传统的OS中，进程是作为独立调度和分派的基本单位，因而进程是能独立运行的基本单位。在引入线程的OS中，将线程作为调度和分派的基本单，因而线程是能独立运行的基本单位。

在同一进程中，线程的切换不会引起进程的切换，但从一个进程的线程切换到另一个进程的线程时，必然会引起进程的切换。

b. 并发性
在引入线程的OS中，不仅线程能够并发执行，而且线程之间也可以并发执行。这使得OS拥有更好的并发性，从而能更加有效的提高系统的的利用率和系统的吞吐量

c. 拥有资源
进程可以拥有资源，并作为系统中拥有资源的一个基本单位。

线程本身并不拥有系统资源，而是仅有一点必不可少的，能够保证独立运行的资源。比如:在每个线程中应有一个控制线程运行的线程控制块TCB，用于被执行指令的程序计数器，保留局部变量，少数状态参数和返回地址等一组寄存器和堆栈。

线程除了拥有自己的少量资源外，还允许多个线程共享该进程所拥有的资源，这表明：属于同一进程的所有线程都具有相同的地址空间，线程可以访问该地址空间的每一个虚地址，可以访问该进程所拥有的资源。

d. 独立性

在同一进中不同线程之间的独立性，要比不同进程之间的独立性低的多。从前面就可以知道，进程拥有自己独立的系统资源，而同一进程下的不同进程，共享所属进程的资源。

e. 系统开销
在创建和撤销进程时，系统都要为其分配或回收进程控制块，分配或回收其他资源。OS为此付出的开销，明显大于线程创立或撤销的开销，

类似的，在进程切换时，涉及到进程上下文的切换，而线程的切换代价也远低于进程，

f. 支持多处理机系统
在多处理机系统中，对于传统的进程，不管有多少处理机，该进程只能运行一个处理机。但对于多进程，就可以将一个进程的多个线程分配到多个处理机上，使他们可以并行执行。

3.进程和线程的关系

• 线程是进程的一个组成部分。每个进程创建时通常只有一个线程，需要时可创建其他线程。
• 进程的多线程都在进程的地址空间活动。
• 资源是分给进程的，不是分给线程的。线程在执行中需要资源时，可从进程资源中划分。
• 处理机调度的基本单位是线程，线程之间竞争处理机。真正在CPU上运行的是线程。
• 线程在执行时，需要同步。

线程控制块通常包括以下信息:

• 线程标识符
• 一组寄存器
• 线程运行状态
• 优先级
• 线程专有存储区
• 信号屏蔽

三. 线程的实现

在引入线程的操作系统中，进程是资源分配的基本单位，线程是独立调度的基本单位。在同一进程中，线程的切换不会引起进程切换。在不同进程中进行线程切换,如从一个进程内的线程切换到另一个进程中的线程时，会引起进程切换。

线程分为两种：

名称	描述
用户级线程(User-Level Thread, ULT)	由应用程序所支持的线程实现, 对内核不可见
内核级线程(Kernel-Level Thread, KLT)	内核级线程又称为内核支持的线程

组合线程(Hybrid Multithreading)是一种别的实现方式而不是线程的种类。

用户级线程

线程的用户级线程实现方式

有关线程管理的所有工作都由应用程序完成，内核意识不到多线程的存在。

用户级线程仅存在于用户空间中，此类线程的创建、撤销、线程之间的同步与通信功能，都无法利用系统调用来实现。

应用程序需要通过使用线程库来控制线程。 通常，应用程序从单线程起始，在该线程中开始运行，在其运行的任何时刻，可以通过调用线程库中的派生创建一个在相同进程中运行的新线程。由于线程在进程内切换的规则远比进程调度和切换的规则简单，不需要进行用户态/核心态切换，所以切换速度快。

用户线程多见于一些历史悠久的操作系统，例如Unix操作系统。

因为用户级线程驻留在用户空间，且管理和控制它们的线程也在用户空间，每个线程并不具有自身的线程上下文，所以它们对于操作系统是不可见的，这也就是它无法被调度到处理器内核的原因。

操作系统认为所有的进程都是单线程的，因此，就线程的同时执行而言，任意给定时刻每个进程只能够有一个线程在运行，而且只有一个处理器内核会被分配给该进程。对于一个进程，可能有成千上万个用户级线程，但是它们对系统资源没有影响。运行时库调度并分派这些线程。

下图说明了用户级线程的实现方式,

如同在图中看到的那样，库调度器从进程的多个线程中选择一个线程，然后该线程和该进程与一个内核线程关联起来。内核线程将被操作系统调度器指派到处理器内核。用户级线程是一种”多对一”的线程映射。

用户线程的优点

1. 可以在不支持线程的操作系统中实现。
2. 创建和销毁线程、线程切换代价等线程管理的代价比内核线程少, 因为保存线程状态的过程和调用程序都只是本进程空间的操作
3. 允许每个进程定制自己的调度算法，线程管理比较灵活。
4. 线程能够利用的表空间和堆栈空间比内核级线程多
5. 不需要trap，不需要上下文切换（context switch），也不需要对内存高速缓存进行刷新，使得线程调用非常快捷
6. 线程的调度不需要内核直接参与，控制简单。

用户线程的缺点

1. 线程发生I/O或页面故障引起的阻塞时，如果调用阻塞系统调用则内核由于不知道有多线程的存在，而会阻塞整个进程从而阻塞所有线程, 因此同一进程中只能同时有一个线程在运行（在用户级线程中，每个进程里的线程表在运行时由系统管理。当一个线程转换到就绪状态或阻塞状态时，在该线程表中存放重新启动该线程所需的信息，与内核在进程表中存放的进程的信息完全一样）。
2. 页面失效也会产生类似的问题。
3. 一个单独的进程内部，没有时钟中断，所以不可能用轮转调度的方式调度线程。
4. 资源调度按照进程进行，多个处理机下，同一个进程中的线程只能在同一个处理机下分时复用，因此对于多线程并不能被多核系统加速。

内核级线程

线程的内核级线程实现

内核线程建立和销毁都是在内核的支持下运行，由操作系统负责管理，通过系统调用完成的。

线程管理的所有工作由内核完成，应用程序没有进行线程管理的代码，只有一个到内核级线程的编程接口。内核为进程及其内部的每个线程维护上下文信息，调度也是在内核基于线程架构的基础上完成。

内核线程驻留在内核空间，它们是内核对象。操作系统调度器管理、调度并分派这些线程。运行时库为每个用户级线程请求一个内核级线程，将用户进程映射或绑定到上面。用户线程在其生命期内都会绑定到该内核线程。一旦用户线程终止，两个线程都将离开系统。这被称作”一对一”线程映射。

内核空间内为每一个内核支持线程设置了一个线程控制块（TCB），内核根据该控制块，感知线程的存在，并进行控制。

操作系统的内存管理和调度子系统必须要考虑到数量巨大的用户级线程。您必须了解每个进程允许的线程的最大数目是多少。操作系统为每个线程创建上下文。进程的每个线程在资源可用时都可以被指派到处理器内核，这些线程可以在全系统内进行资源的竞争。

内核线程的特点

当某个线程希望创建一个新线程或撤销一个已有线程时，它进行一个系统调用

内核线程的优点

1. 多处理器系统中，内核能够并行执行同一进程内的多个线程。
2. 如果进程中的一个线程被阻塞，能够切换同一进程内的其他线程继续执行（用户级线程的一个缺点）。
3. 所有能够阻塞线程的调用都以系统调用的形式实现，代价较大。
4. 当一个线程阻塞时，内核根据选择可以运行另一个进程的线程。
5. 信号是发给进程而不是线程的，当一个信号到达时，应该由哪一个线程处理它？线程可以“订阅”它们感兴趣的信号（订阅发布模型）。

用户级线程和内核级线程的区别

用户级线程和内核级线程的区别：https://blog.youkuaiyun.com/debugingstudy/article/details/12668389

1. 内核支持线程是OS内核可感知的，而用户级线程是OS内核不可感知的。
2. 用户级线程的创建、撤消和调度不需要OS内核的支持，是在语言（如Java）这一级处理的；
   而内核支持线程创建、撤消和调度都需OS内核提供支持，而且与进程的创建、撤消和调度大体是相同的。
3. 用户级线程执行系统调用指令时将导致其所属进程被中断，而内核支持线程执行系统调用指令时，只导致该线程被中断。
4. 在只有用户级线程的系统内，CPU调度还是以进程为单位，处于运行状态的进程中的多个线程，由用户程序控制线程的轮换运行；在有内核支持线程的系统内，CPU调度则以线程为单位，由OS的线程调度程序负责线程的调度。
5. 用户级线程的程序实体是运行在用户态下的程序，而内核支持线程的程序实体则是可以运行在任何状态下的程序。

组合方式

在一些系统中，使用组合方式的多线程实现, 线程创建完全在用户空间中完成，线程的调度和同步也在应用程序中进行。一个应用程序中的多个用户级线程被映射到一些（小于或等于用户级线程的数目）内核级线程上。

下图说明了用户级与内核级的组合实现方式, 在这种模型中，每个内核级线程有一个可以轮流使用的用户级线程集合

四. 区别

Ⅰ 拥有资源

进程是资源分配的基本单位，但是线程不拥有资源，线程可以访问隶属进程的资源。

Ⅱ 调度

线程是独立调度的基本单位，在同一进程中，线程的切换不会引起进程切换，从一个进程中的线程切换到另一个进程中的线程时，会引起进程切换。

Ⅲ 系统开销

由于创建或撤销进程时，系统都要为之分配或回收资源，如内存空间、I/O 设备等，所付出的开销远大于创建或撤销线程时的开销。类似地，在进行进程切换时，涉及当前执行进程 CPU 环境的保存及新调度进程 CPU 环境的设置，而线程切换时只需保存和设置少量寄存器内容，开销很小。

Ⅳ 通信方面

线程间可以通过直接读写同一进程中的数据进行通信，但是进程通信需要借助 IPC。

进程状态的切换

• 就绪状态（ready）：等待被调度
• 运行状态（running）
• 阻塞状态（waiting）：等待资源

应该注意以下内容：

• 只有就绪态和运行态可以相互转换，其它的都是单向转换。就绪状态的进程通过调度算法从而获得 CPU 时间，转为运行状态；而运行状态的进程，在分配给它的 CPU 时间片用完之后就会转为就绪状态，等待下一次调度。
• 阻塞状态是缺少需要的资源从而由运行状态转换而来，但是该资源不包括 CPU 时间，缺少 CPU 时间会从运行态转换为就绪态。

进程调度算法

不同环境的调度算法目标不同，因此需要针对不同环境来讨论调度算法。

1. 批处理系统

批处理系统没有太多的用户操作，在该系统中，调度算法目标是保证吞吐量和周转时间（从提交到终止的时间）。

1.1 先来先服务 first-come first-serverd（FCFS）

按照请求的顺序进行调度。

有利于长作业，但不利于短作业，因为短作业必须一直等待前面的长作业执行完毕才能执行，而长作业又需要执行很长时间，造成了短作业等待时间过长。

1.2 短作业优先 shortest job first（SJF）

按估计运行时间最短的顺序进行调度。

长作业有可能会饿死，处于一直等待短作业执行完毕的状态。因为如果一直有短作业到来，那么长作业永远得不到调度。

1.3 最短剩余时间优先 shortest remaining time next（SRTN）

按估计剩余时间最短的顺序进行调度。

2. 交互式系统

交互式系统有大量的用户交互操作，在该系统中调度算法的目标是快速地进行响应。

2.1 时间片轮转

将所有就绪进程按 FCFS 的原则排成一个队列，每次调度时，把 CPU 时间分配给队首进程，该进程可以执行一个时间片。当时间片用完时，由计时器发出时钟中断，调度程序便停止该进程的执行，并将它送往就绪队列的末尾，同时继续把 CPU 时间分配给队首的进程。

时间片轮转算法的效率和时间片的大小有很大关系：

• 因为进程切换都要保存进程的信息并且载入新进程的信息，如果时间片太小，会导致进程切换得太频繁，在进程切换上就会花过多时间。
• 而如果时间片过长，那么实时性就不能得到保证。

2.2 优先级调度

为每个进程分配一个优先级，按优先级进行调度。

为了防止低优先级的进程永远等不到调度，可以随着时间的推移增加等待进程的优先级。

2.3 多级反馈队列

一个进程需要执行 100 个时间片，如果采用时间片轮转调度算法，那么需要交换 100 次。

多级队列是为这种需要连续执行多个时间片的进程考虑，它设置了多个队列，每个队列时间片大小都不同，例如 1,2,4,8,..。进程在第一个队列没执行完，就会被移到下一个队列。这种方式下，之前的进程只需要交换 7 次。

每个队列优先权也不同，最上面的优先权最高。因此只有上一个队列没有进程在排队，才能调度当前队列上的进程。

可以将这种调度算法看成是时间片轮转调度算法和优先级调度算法的结合。

3. 实时系统

实时系统要求一个请求在一个确定时间内得到响应。

分为硬实时和软实时，前者必须满足绝对的截止时间，后者可以容忍一定的超时。

进程同步

1. 临界区

对临界资源进行访问的那段代码称为临界区。

为了互斥访问临界资源，每个进程在进入临界区之前，需要先进行检查。

// entry section
// critical section;
// exit section

2. 同步与互斥

• 同步：多个进程按一定顺序执行；
• 互斥：多个进程在同一时刻只有一个进程能进入临界区。

3. 信号量

信号量（Semaphore）是一个整型变量，可以对其执行 down 和 up 操作，也就是常见的 P 和 V 操作。

• down : 如果信号量大于 0 ，执行 -1 操作；如果信号量等于 0，进程睡眠，等待信号量大于 0；
• up ：对信号量执行 +1 操作，唤醒睡眠的进程让其完成 down 操作。

down 和 up 操作需要被设计成原语，不可分割，通常的做法是在执行这些操作的时候屏蔽中断。

如果信号量的取值只能为 0 或者 1，那么就成为了 互斥量（Mutex） ，0 表示临界区已经加锁，1 表示临界区解锁。

typedef int semaphore;
semaphore mutex = 1;
void P1() {
    down(&mutex);
    // 临界区
    up(&mutex);
}

void P2() {
    down(&mutex);
    // 临界区
    up(&mutex);
}

使用信号量实现生产者-消费者问题

问题描述：使用一个缓冲区来保存物品，只有缓冲区没有满，生产者才可以放入物品；只有缓冲区不为空，消费者才可以拿走物品。

因为缓冲区属于临界资源，因此需要使用一个互斥量 mutex 来控制对缓冲区的互斥访问。

为了同步生产者和消费者的行为，需要记录缓冲区中物品的数量。数量可以使用信号量来进行统计，这里需要使用两个信号量：empty 记录空缓冲区的数量，full 记录满缓冲区的数量。其中，empty 信号量是在生产者进程中使用，当 empty 不为 0 时，生产者才可以放入物品；full 信号量是在消费者进程中使用，当 full 信号量不为 0 时，消费者才可以取走物品。

注意，不能先对缓冲区进行加锁，再测试信号量。也就是说，不能先执行 down(mutex) 再执行 down(empty)。如果这么做了，那么可能会出现这种情况：生产者对缓冲区加锁后，执行 down(empty) 操作，发现 empty = 0，此时生产者睡眠。消费者不能进入临界区，因为生产者对缓冲区加锁了，消费者就无法执行 up(empty) 操作，empty 永远都为 0，导致生产者永远等待下，不会释放锁，消费者因此也会永远等待下去。

#define N 100
typedef int semaphore;
semaphore mutex = 1;
semaphore empty = N;
semaphore full = 0;

void producer() {
    while(TRUE) {
        int item = produce_item();
        down(&empty);
        down(&mutex);
        insert_item(item);
        up(&mutex);
        up(&full);
    }
}

void consumer() {
    while(TRUE) {
        down(&full);
        down(&mutex);
        int item = remove_item();
        consume_item(item);
        up(&mutex);
        up(&empty);
    }
}

4. 管程

使用信号量机制实现的生产者消费者问题需要客户端代码做很多控制，而管程把控制的代码独立出来，不仅不容易出错，也使得客户端代码调用更容易。

c 语言不支持管程，下面的示例代码使用了类 Pascal 语言来描述管程。示例代码的管程提供了 insert() 和 remove() 方法，客户端代码通过调用这两个方法来解决生产者-消费者问题。

monitor ProducerConsumer
    integer i;
    condition c;

    procedure insert();
    begin
        // ...
    end;

    procedure remove();
    begin
        // ...
    end;
end monitor;

管程有一个重要特性：在一个时刻只能有一个进程使用管程。进程在无法继续执行的时候不能一直占用管程，否则其它进程永远不能使用管程。

管程引入了 条件变量 以及相关的操作：wait() 和 signal() 来实现同步操作。对条件变量执行 wait() 操作会导致调用进程阻塞，把管程让出来给另一个进程持有。signal() 操作用于唤醒被阻塞的进程。

使用管程实现生产者-消费者问题

// 管程
monitor ProducerConsumer
    condition full, empty;
    integer count := 0;
    condition c;

    procedure insert(item: integer);
    begin
        if count = N then wait(full);
        insert_item(item);
        count := count + 1;
        if count = 1 then signal(empty);
    end;

    function remove: integer;
    begin
        if count = 0 then wait(empty);
        remove = remove_item;
        count := count - 1;
        if count = N -1 then signal(full);
    end;
end monitor;

// 生产者客户端
procedure producer
begin
    while true do
    begin
        item = produce_item;
        ProducerConsumer.insert(item);
    end
end;

// 消费者客户端
procedure consumer
begin
    while true do
    begin
        item = ProducerConsumer.remove;
        consume_item(item);
    end
end;

经典同步问题

生产者和消费者问题前面已经讨论过了。

1. 读者-写者问题

允许多个进程同时对数据进行读操作，但是不允许读和写以及写和写操作同时发生。

一个整型变量 count 记录在对数据进行读操作的进程数量，一个互斥量 count_mutex 用于对 count 加锁，一个互斥量 data_mutex 用于对读写的数据加锁。

typedef int semaphore;
semaphore count_mutex = 1;
semaphore data_mutex = 1;
int count = 0;

void reader() {
    while(TRUE) {
        down(&count_mutex);
        count++;
        if(count == 1) down(&data_mutex); // 第一个读者需要对数据进行加锁，防止写进程访问
        up(&count_mutex);
        read();
        down(&count_mutex);
        count--;
        if(count == 0) up(&data_mutex);
        up(&count_mutex);
    }
}

void writer() {
    while(TRUE) {
        down(&data_mutex);
        write();
        up(&data_mutex);
    }
}

2. 哲学家进餐问题

五个哲学家围着一张圆桌，每个哲学家面前放着食物。哲学家的生活有两种交替活动：吃饭以及思考。当一个哲学家吃饭时，需要先拿起自己左右两边的两根筷子，并且一次只能拿起一根筷子。

下面是一种错误的解法，考虑到如果所有哲学家同时拿起左手边的筷子，那么就无法拿起右手边的筷子，造成死锁。

#define N 5

void philosopher(int i) {
    while(TRUE) {
        think();
        take(i);       // 拿起左边的筷子
        take((i+1)%N); // 拿起右边的筷子
        eat();
        put(i);
        put((i+1)%N);
    }
}

为了防止死锁的发生，可以设置两个条件：

• 必须同时拿起左右两根筷子；
• 只有在两个邻居都没有进餐的情况下才允许进餐。

#define N 5
#define LEFT (i + N - 1) % N // 左邻居
#define RIGHT (i + 1) % N    // 右邻居
#define THINKING 0
#define HUNGRY   1
#define EATING   2
typedef int semaphore;
int state[N];                // 跟踪每个哲学家的状态
semaphore mutex = 1;         // 临界区的互斥
semaphore s[N];              // 每个哲学家一个信号量

void philosopher(int i) {
    while(TRUE) {
        think();
        take_two(i);
        eat();
        put_two(i);
    }
}

void take_two(int i) {
    down(&mutex);
    state[i] = HUNGRY;
    test(i);
    up(&mutex);
    down(&s[i]);
}

void put_two(i) {
    down(&mutex);
    state[i] = THINKING;
    test(LEFT);
    test(RIGHT);
    up(&mutex);
}

void test(i) {         // 尝试拿起两把筷子
    if(state[i] == HUNGRY && state[LEFT] != EATING && state[RIGHT] !=EATING) {
        state[i] = EATING;
        up(&s[i]);
    }
}

进程通信

进程同步与进程通信很容易混淆，它们的区别在于：

• 进程同步：控制多个进程按一定顺序执行；
• 进程通信：进程间传输信息。

进程通信是一种手段，而进程同步是一种目的。也可以说，为了能够达到进程同步的目的，需要让进程进行通信，传输一些进程同步所需要的信息。

1. 管道

管道是通过调用 pipe 函数创建的，fd[0] 用于读，fd[1] 用于写。

#include <unistd.h>
int pipe(int fd[2]);

它具有以下限制：

• 只支持半双工通信（单向交替传输）；
• 只能在父子进程中使用。

2. FIFO

也称为命名管道，去除了管道只能在父子进程中使用的限制。

#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char *path, mode_t mode);
int mkfifoat(int fd, const char *path, mode_t mode);

FIFO 常用于客户-服务器应用程序中，FIFO 用作汇聚点，在客户进程和服务器进程之间传递数据。

3. 消息队列

相比于 FIFO，消息队列具有以下优点：

• 消息队列可以独立于读写进程存在，从而避免了 FIFO 中同步管道的打开和关闭时可能产生的困难；
• 避免了 FIFO 的同步阻塞问题，不需要进程自己提供同步方法；
• 读进程可以根据消息类型有选择地接收消息，而不像 FIFO 那样只能默认地接收。

4. 信号量

它是一个计数器，用于为多个进程提供对共享数据对象的访问。

5. 共享存储

允许多个进程共享一个给定的存储区。因为数据不需要在进程之间复制，所以这是最快的一种 IPC。

需要使用信号量用来同步对共享存储的访问。

多个进程可以将同一个文件映射到它们的地址空间从而实现共享内存。另外 XSI 共享内存不是使用文件，而是使用使用内存的匿名段。

6. 套接字

与其它通信机制不同的是，它可用于不同机器间的进程通信。