Nucleus进程间通信（IPC）方式

RTOS通信ipcNucleus操作系统

实时操作系统Nucleus Plus提供了6种进程间通信方式，分别为：邮箱（mailboxes）、消息队列（queues）和管道（pipes）、信号量（semaphores）、事件集（event groups）和消息（signals）。前三者用于进程间通信，后三者用于进程同步，本文总结了Nucleus Plus进程间通信方式。

i，首先说明Nucleus进程间通信的两个基本概念。

消息(message)：由一个或多个字节（byte）或者字（32-bit word，4bytes）组成的信息单元，可在不同进程间传递少量的信息。邮箱（mailboxes）、消息队列（queues）和管道（pipes）通信的构成单元是message。

事件（event）或者信号（signal）：一个32-bit word中的每一位bit代表一个信号或者事件，只能用于不同进程间通知某情况出现，不能携带额外的信息。其中一个32-bit word称为一个事件组。这是事件集（event groups）和消息（signals）的构成单元。

ii，邮箱（mailboxes）、消息队列（queues）和管道（pipes）

 

邮箱（mailboxes）

消息队列（queues）

管道（pipes）

消息构成

4个32位字

单一消息

一个或多个32位字

多个消息

一个或多个字节

多个消息

任务挂起/唤醒

FIFO/进程优先级

FIFO/进程优先级

FIFO/进程优先级

广播/多任务支持

支持

支持

支持

动态创建

是

是

是

数量限制

无

无

无

Note:

1，数量限制指的是一个任务所使用的邮箱、消息队列或者管道的数量是否受限。

2，FIFO挂起/唤醒：当能够满足任务要求时，任务唤醒的顺序按照先进先出进行。

3，任务优先级挂起/唤醒:按照被挂起任务的优先级顺序进行唤醒，高优先级优先唤醒。

4，任务挂起/唤醒模式在邮箱、消息队列或者管道被创建时确定。

iii，事件集（event groups）和消息（signals）

信号和事件以及后面介绍的信号量用来解决任务间的同步问题。

信号signal：

异步方式运行，任务提前指定信号处理子程序，每个任务可以处理32个信号，每个信号对应32-bit字的一个位。任务创建时默认信号是disable的，可通过设置信号屏障字的相应位来决定某信号是否使能，屏障字某位设为1表示使能该信号。信号只能是一个进程去通知另一个进程，即不支持广播。

当信号出现，任务中断并且调用信号处理程序，信号被处理后自动清除。信号处理子程序不能被新信号中断。任何新信号的处理在当前信号处理完成后进行。在第一个信号被验证之前再次发送的同样的信号将被丢弃弃。

工程开发中常结合信号和内存队列来实现进程间的数据通信。一个简单的例子，进程A将数据写入一段内存、产生一个相应的全局变量控制结构体，而后通过signal通知进程B去读取；进程B收到signal后根据全局变量控制结构体到相应的内存中将该数据读取处理。

事件event：

同步方式运行，是用于警告某一特定的系统事件已经发生的机制。每个32-bit字成为一个事件集，其中的每一位称作事件标志event flag。event flags的设置set和清除clear以及读取receive可以通过逻辑与/或进行。另外，event flag被读取received后可自动重置。应用程序可能拥有的事件集没有预先的设定。除非主动通过特定的服务申请，任务并不能知道某事件是否已经发生了。（The task does not recognize event flags are present until the specific service request is made.）

例如，一个事件组的32位event flag分配为：5位用于消息队列事件、24位用于标示信号事件，其余3位用于识别事件类型（是消息队列、信号还是超时）。示例代码如下（NU_EventWait函数封装了Nucleus PLUS 事件组函数）：

iv，最后是一种特殊的任务间同步手段--信号量（semaphores）

信号量（semaphore）：是一种数据操作锁，它本身不具有数据交换的功能，而是通过控制其他的通信资源（文件，外部设备）来实现进程间通信，它本身只是一种外部资源的标识。当进程不再使用一个信号量控制的共享资源时，信号量的值+1，对信号量的值进行的增减操作均为原子操作，这是由于信号量主要的作用是维护资源的互斥或多进程的同步访问。