Linux进程间通信方式

概念

一些复杂的应用程序可能会需要多个进程分工协作来满足所需的功能需求，这就必然涉及到数据在进程之间的共享或交换，称为IPC(Inter-process communication，进程间通信)。

目的：
1.数据传输
一个进程需要将它的数据发送给另一个进程
2.资源共享
多个进程之间共享同样的资源
3.通知事件
一个进程需要向另一个或一组进程发送消息，通知它们发生了某种事件
4.进程控制
有些进程希望完全控制另一个进程的执行（如Debug进程，GDB），此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有操作，并能够及时知道它的状态改变

发展

Linux下的进程通信手段基本上是从Unix平台上的进程通信手段继承而来的。

对Unix发展做出重大贡献的两大主力AT&T的贝尔实验室及BSD（加州大学伯克利分校的伯克利软件发布中心）在进程间通信方面的侧重点有所不同。

前者对Unix早期的进程间通信手段进行了系统的改进和扩充，形成了“System V IPC”，通信进程局限在单个计算机内；后者则跳过了该限制，形成了基于套接口（socket）的进程间通信机制。

最初Unix IPC包括：管道、FIFO、信号；

System V IPC包括：System V消息队列、System V信号灯、System V共享内存区；

Posix IPC包括： Posix消息队列、Posix信号灯、Posix共享内存区。

有两点需要简单说明一下：
1）由于Unix版本的多样性，电子电气工程协会（IEEE）开发了一个独立的Unix标准，这个新的ANSI Unix标准被称为计算机环境的可移植性操作系统界面（POSIX）。现有大部分Unix和流行版本都是遵循POSIX标准的，而Linux从一开始就遵循POSIX标准；

2）BSD并不是没有涉足单机内的进程间通信（socket本身就可以用于单机内的进程间通信）。

在本文接下来的讨论中，为了避免概念上的混淆，在尽可能少提及Unix的各个版本的情况下，所有问题的讨论最终都会归结到Linux环境下的进程间通信上来。并且，对于Linux所支持通信手段的不同实现版本（如对于共享内存来说，有Posix共享内存区以及System V共享内存区两个实现版本），将主要介绍Posix API。

现在

Linux使用的进程间通信方式包括：
1、管道（pipe）和有名管道（FIFO）
2、信号（signal）
3、消息队列
4、共享内存
5、信号量
6、套接字（socket）

linux下进程间通信的几种主要手段简介：

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；

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signal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）；

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。

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。

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。

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。