linux 高级编程

进程间通信（IPC:InterProcess Communication)

1 管道：

    半双工管道：即数据只能在一个方向上流动（历史上管道是半双工的，现在的系统提供全双工管道，但是为了最佳的移植性，建议使用半双工管道）

    管道只能在具有公共祖先的进程间使用：通常：一个管道由一个进程调用pipe创建，然后该进程调用fork，这样父子进程就可以应用该管道。 

    int fd[2] ;

    读端：fd[0]

    写端：fd[1]

    创建管道：pipe(fd);

    父进程：关闭读端close(fd[0]); 写入数据到写端：wtrte(fd[1], "hello world\n", 12);

    子进程：关闭写端close(fd[1]); 读出数据从读端：read(fd[0], str, 12); 

2 命名管道 FIFO

    mkfifo创建FIFO文件，FIFO文件真实存在系统中，通过FIFO文件，不具有亲缘关系的进程可以实现通信。

3 消息队列

    对消息队列有写权限的进程可以向中按照一定的规则添加新消息；对消息队列有读权限的进程则可以从消息队列中读走消息（创建的时候设置权限）。消息队列是随内核持续的，只有在内核重起或者显示删除一个消息队列时，该消息队列才会真正被删除。因此系统中记录消息队列的数据结构（struct ipc_ids msg_ids）位于内核中，系统中的所有消息队列都可以在结构msg_ids中找到访问入口。

    这种消息的发送方式是：发送方不必等待接收方检查它所收到的消息就可以继续工作下去，而接收方如果没有收到消息也不需等待。

4 信号量

    他是一个计数器，用于多进程对共享资源的访问，同时也用于进程同步。

    一般说来，信号量的初值可以是任意正值，该值说明有多少个共享资源单位可以共享，为了获取共享资源，进程需要执行以下操作：

1 测试控制该资源的信号量

2 若此信号量为正，那么进程可以使用该资源。进程将信号量值减1，表示他使用了一个资源单位

3 若此信号量值为0，则进程进入休眠状态，直到信号量大于0，进程被唤醒，返回第1步

    当进程不再使用由一个信号量控制的共享资源时，该信号量值加1，如果有进程正在休眠等待此信号量，唤醒他们

5 共享内存

    多个进程对同一块内存空间进行存储的区域。是一种最快的IPC。信号>量通常被用来实现共享存储的同步。

一个终端的进程创建一块共享存储区域，往区域内写入hello world，然后退出（不能关>闭掉共享存储区）； 另一个终端的进程链接到共享存储区，并且从共享存储区内读入hello world

线程间通信：所有进程间通信的方式

自旋锁实际上是忙等锁，当锁不可用时，CPU一直循环执行“测试并设置(test-and-set)”该锁直到可用而取得该锁，CPU在等待自旋锁时不做任何有用的工作，仅仅是等待。这说明只有在占用锁的时间极短的情况下,使用自旋锁是合理的，因为此时某个CPU可能正在等待这个自旋锁。当临界区较为短小时，如只是为了保证对数据修改的原子性，常用自旋锁；当临界区很大，或有共享设备的时候，需要较长时间占用锁，使用自旋锁就不是一个很好的选择，会降低CPU的效率。
   自旋锁也存在死锁(deadlock)问题。引发这个问题最常见的情况是要求递归使用一个自旋锁，即如果一个已经拥有某个自旋锁的CPU想第二次获得这个自旋锁，则该CPU将死锁。

只有当进程占用资源很长时间时,用信号量才是不错的选择。
   当所要保护的临界区比较短时，用自旋锁是非常方便的，因为它节省上下文切换的时间。但是CPU得不到自旋锁会在那里空转直到锁成功为止，所以要求锁不能在临界区里停留很长时间,否则会降低系统的效率

自旋锁不会引起调用者睡眠，如果自旋锁已经被别的执行单元保持，调用者就一直循环查看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁，“自旋”就是“在原地打转”。而信号量则引起调用者睡眠，它把进程从运行队列上拖出去,但CPU不会停，会接着运行其他的执行路径。 但是，无论是信号量，还是自旋锁，在任何时刻，最多只能有一个保持者，即在任何时刻最多只能有一个执行单元获得锁。