多进程和多进程间通信

一、进程空间和多进程父子关系：

进程是分配资源的最小单位(进程内存空间)。fork后，子进程会复制父进程的task_struct结构；并为子进程的堆栈分配物理页（开始只是标记为只读的)，延迟到当父或子线程尝试写这些区域，内核才为需要修改的那片内存拷贝副本。

二、进程间通信方式：

1. 共享内存(share memory), 信号量(semaphore/sɛməˌfɔr/)。

2. 消息队列(message queue)，信号(signal)。

3.文件(file), 匿名管道(pipe)/命名管道(name pipe)，套接字(socket)。

说到子进程只是一个额外的流程，那他跟父进程的联系和区别是什么呢？

我很想建议你看看linux内核的注解（有兴趣可以看看，那里才有本质上的了解），总之,fork后，子进程会复制父进程的task_struct结构，并为子进程的堆栈分配物理页。理论上来说，子进程应该完整地复制父进程的堆，栈以及数据空间，但是2者共享正文段。

关于写时复制：由于一般 fork后面都接着exec，所以，现在的 fork都在用写时复制的技术，顾名思意，就是，数据段，堆，栈，一开始并不复制，由父，子进程共享，并将这些内存设置为只读。直到父，子进程一方尝试写这些区域，则内核才为需要修改的那片内存拷贝副本。这样做可以提高 fork的效率。

由于多进程要并发协调工作，进程间的同步，通信是在所难免的。

稍微列举一下linux常见的IPC.

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。

或许你会有疑问，那多线程间要通信，应该怎么做？前面已经说了，多数的多线程都是在同一个进程下的，它们共享该进程的全局变量，我们可以通过全局变量来实现线程间通信。如果是不同的进程下的2个线程间通信，直接参考进程间通信。

进程间通信（IPC，Inter-Process Communication），指至少两个进程或线程间传送数据或信号的一些技术或方法。进程是计算机系统分配资源的最小单位。每个进程都有自己的一部分独立的系统资源，彼此是隔离的。为了能使不同的进程互相访问资源并进行协调工作，才有了进程间通信。这些进程可以运行在同一计算机上或网络连接的不同计算机上。

进程间通信技术包括消息传递、同步、共享内存和远程过程调用。IPC是一种标准的Unix通信机制。

使用IPC 的理由：

• 信息共享
• 加速;
• 模块化;
• 方便; 以及
• 私有权分离.

主要的 IPC 方法

方法

提供方（操作系统或其他环境）

文件

多数操作系统

信号

多数操作系统

Socket

多数操作系统

消息队列(en:Message queue)

多数操作系统

管道(en:Pipe)

所有的 POSIX systems, Windows.

具名管道(en:Named Pipe)

所有的 POSIX 系统, Windows.

信号量(en:Semaphore)

所有的 POSIX 系统, Windows.

共享内存

所有的 POSIX 系统, Windows.

Message passing(en:Message passing)
(不共享)

用于 MPI规范，Java RMI, CORBA, MSMQ, MailSlot 以及其他.

Memory-mapped file(en:Memory-mapped file)