linux下的進程通信手段基本上是從Unix平臺上的進程通信手段繼承而來的。而對Unix發(fā)展做出重大貢獻的兩大主力AT&T的貝爾實驗室及BSD(加州大學伯克利分校的伯克利軟件發(fā)布中心)在進程間通信方面的側重點有所不同。前者對Unix早期的進程間通信手段進行了系統(tǒng)的改進和擴充，形成了“system V IPC”，通信進程局限在單個計算機內;后者則跳過了該限制，形成了基于套接口(socket)的進程間通信機制。Linux則把兩者繼承了下來，如圖示：

其中，最初Unix IPC包括：管道、FIFO、信號;System V IPC包括：System V消息隊列、System V信號燈、System V共享內存區(qū);Posix IPC包括：Posix消息隊列、Posix信號燈、Posix共享內存區(qū)。有兩點需要簡單說明一下：

1)由于Unix版本的多樣性，電子電氣工程協會(IEEE)開發(fā)了一個獨立的Unix標準，這個新的ANSI Unix標準被稱為計算?肪車目梢浦殘圓僮饗低辰緱媯≒SOIX)。現有大部分Unix和流行版本都是遵循POSIX標準的，而Linux從一開始就遵循POSIX標準;

2)BSD并不是沒有涉足單機內的進程間通信(socket本身就可以用于單機內的進程間通信)。事實上，很多Unix版本的單機IPC留有BSD的痕跡，如4.4BSD支持的匿名內存映射、4.3+BSD對可靠信號語義的實現等等。

linux下進程間通信的幾種主要手段簡介：

1.管道

管道是進程間通信中最古老的方式，它包括無名管道和有名管道兩種，前者可用于具有親緣關系進程間的通信，即可用于父進程和子進程間的通信，后者額克服了管道沒有名字的限制，因此，除具有前者所具有的功能外，它還允許無親緣關系進程間的通信，即可用于運行于同一臺機器上的任意兩個進程間的通信。

無名管道由pipe()函數創(chuàng)建：

#include

int pipe(int filedis);

參數filedis返回兩個文件描述符：filedes[0]為讀而打開，filedes為寫而打開。filedes的輸出是filedes[0]的輸入。

在Linux系統(tǒng)下，有名管道可由兩種方式創(chuàng)建：命令行方式mknod系統(tǒng)調用和函數mkfifo。下面的兩種途徑都在當前目錄下生成了一個名為myfifo的有名管道：

方式一：mkfifo("myfifo","rw");

方式二：mknod myfifo p

生成了有名管道后，就可以使用一般的文件I/O函數如open、close、read、write等來對它進行操作。

2.消息隊列

消息隊列是消息的鏈接表，包括Posix消息隊列system V消息隊列。消息隊列用于運行于同一臺機器上的進程間通信，它和管道很相似，有足夠權限的進程可以向隊列中添加消息，被賦予讀權限的進程則可以讀走隊列中的消息。消息隊列克服了信號承載信息量少，管道只能承載無格式字節(jié)流以及緩沖區(qū)大小受限等缺點。

我們可以用流管道或者套接口的方式來取代它。

3.共享內存

共享內存是運行在同一臺機器上的進程間通信最快的方式，因為數據不需要在不同的進程間復制。通常由一個進程創(chuàng)建一塊共享內存區(qū)，其余進程對這塊內存區(qū)進行讀寫。共享內存往往與其它通信機制，如信號量結合使用，來達到進程間的同步及互斥。

首先要用的函數是shmget，它獲得一個共享存儲標識符。

#include

#include

#include

int shmget(key_t key, int size, int flag);

這個函數有點類似大家熟悉的malloc函數，系統(tǒng)按照請求分配size大小的內存用作共享內存。Linux系統(tǒng)內核中每個IPC結構都有的一個非負整數的標識符，這樣對一個消息隊列發(fā)送消息時只要引用標識符就可以了。這個標識符是內核由IPC結構的關鍵字得到的，這個關鍵字，就是上面第一個函數的key。數據類型key_t是在頭文件sys/types.h中定義的，它是一個長整形的數據。在我們后面的章節(jié)中，還會碰到這個關鍵字。

當共享內存創(chuàng)建后，其余進程可以調用shmat()將其連接到自身的地址空間中。

void *shmat(int shmid, void *addr, int flag);

shmid為shmget函數返回的共享存儲標識符，addr和flag參數決定了以什么方式來確定連接的地址，函數的返回值即是該進程數據段所連接的實際地址，進程可以對此進程進行讀寫操作。

使用共享存儲來實現進程間通信的注意點是對數據存取的同步，必須確保當一個進程去讀取數據時，它所想要的數據已經寫好了。通常，信號量被要來實現對共享存儲數據存取的同步，另外，可以通過使用shmctl函數設置共享存儲內存的某些標志位如SHM_LOCK、SHM_UNLOCK等來實現。[!--empirenews.page--]
 

4. 信號量

信號量又稱為信號燈，它是用來協調不同進程間的數據對象的，而最主要的應用是前一節(jié)的共享內存方式的進程間通信。本質上，信號量是一個計數器，它用來記錄對某個資源(如共享內存)的存取狀況。一般說來，為了獲得共享資源，進程需要執(zhí)行下列操作：

(1) 測試控制該資源的信號量。

(2) 若此信號量的值為正，則允許進行使用該資源。進程將進號量減1。

(3) 若此信號量為0，則該資源目前不可用，進程進入睡眠狀態(tài)，直至信號量值大于0，進程被喚醒，轉入步驟(1)。

(4) 當進程不再使用一個信號量控制的資源時，信號量值加1。如果此時有進程正在睡眠等待此信號量，則喚醒此進程。

維護信號量狀態(tài)的是Linux內核操作系統(tǒng)而不是用戶進程。我們可以從頭文件/usr/src/linux/include/linux/sem.h中看到內核用來維護信號量狀態(tài)的各個結構的定義。信號量是一個數據集合，用戶可以單獨使用這一集合的每個元素。要調用的第一個函數是semget，用以獲得一個信號量ID。

#include

#include

#include

int semget(key_t key, int nsems, int flag);

key是前面講過的IPC結構的關鍵字，它將來決定是創(chuàng)建新的信號量集合，還是引用一個現有的信號量集合。nsems是該集合中的信號量數。如果是創(chuàng)建新集合(一般在服務器中)，則必須指定nsems;如果是引用一個現有的信號量集合(一般在客戶機中)則將nsems指定為0。

semctl函數用來對信號量進行操作。

int semctl(int semid, int semnum, int cmd, union semun arg);

不同的操作是通過cmd參數來實現的，在頭文件sem.h中定義了7種不同的操作，實際編程時可以參照使用。

semop函數自動執(zhí)行信號量集合上的操作數組。

int semop(int semid, struct sembuf semoparray[], size_t nops);

semoparray是一個指針，它指向一個信號量操作數組。nops規(guī)定該數組中操作的數量。

下面，我們看一個具體的例子，它創(chuàng)建一個特定的IPC結構的關鍵字和一個信號量，建立此信號量的索引，修改索引指向的信號量的值，最后我們清除信號量。

5.套接口

套接口(socket)編程是實現Linux系統(tǒng)和其他大多數操作系統(tǒng)中進程間通信的主要方式之一。我們熟知的WWW服務、FTP服務、TELNET服務等都是基于套接口編程來實現的。除了在異地的計算機進程間以外，套接口同樣適用于本地同一臺計算機內部的進程間通信。