Linux程序間通信（IPC）

一、程序間通信概述

程序通信有例如以下一些目的：

A、傳輸資料：一個程序須要将它的資料發送給還有一個程序。發送的資料量在一個位元組到幾M位元組之間

B、共享資料：多個程序想要操作共享資料。一個程序對共享資料的改動，别的程序應該立馬看到。

C、通知事件：一個程序須要向還有一個或一組程序發送消息。通知它（它們）發生了某種事件（如程序終止時要通知父程序）。

D、資源共享：多個程序之間共享相同的資源。為了作到這一點，須要核心提供鎖和同步機制。

E、程序控制：有些程序希望全然控制還有一個程序的運作（如Debug程序）。此時控制程序希望可以攔截還有一個程序的全部陷入和異常。并可以及時知道它的狀态改變。

本地的程序間通信（IPC）有非常多種方式。但能夠總結為以下4類：

A、消息傳遞（管道、FIFO、消息隊列）

B、同步（互相排斥量、條件變量、讀寫鎖、檔案和寫記錄鎖、信号量）

C、共享記憶體（匿名的和具名的）

D、遠端過程調用（Solaris門和Sun RPC）

二、Linux下的程序通信手段基本上是從Unix平台上的程序通信手段繼承而來的。

       對Unix發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體公布中心）在程序間通信方面的側重點有所不同。前者對Unix早期的程序間通信手段進行了系統的改進和擴充，形成了“system V IPC”。通信程序局限在單個計算機内。後者則跳過了該限制。形成了基于套接口（socket）的程序間通信機制，通信程序作用在同一個網内的計算機内。

Linux則把兩者繼承了下來。

System V IPC包含：System V消息隊列、System V信号量、System V共享記憶體區；

最初的Unix IPC包含：管道、FIFO、信号。

Posix IPC包含： Posix消息隊列、Posix信号量、Posix共享記憶體區。

有兩點須要簡單說明一下：

1）因為Unix版本号的多樣性，電子電氣project協會（IEEE）開發了一個獨立的Unix标準，這個新的ANSI Unix标準被稱為計算機環境的可移植性作業系統界面（POSIX）。

現有大部分Unix和流行版本号都是遵循POSIX标準的。而Linux從一開始就遵循POSIX标準；

2）BSD并非沒有涉足單機内的程序間通信（socket本身就能夠用于單機内的程序間通信）。

三、linux下程序間通信的幾種主要手段簡單介紹：

管道（Pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用于具有親緣關系程序間的通信，有名管道克服了管道沒有名字的限制。是以。除具有管道所具有的功能外，它還同意無親緣關系程序間的通信；

信号（Signal）：信号是比較複雜的通信方式。用于通知接受程序有某種事件發生，除了用于程序間通信外，程序還可以發送信号給程序本身；linux除了支援Unix早期信号語義函數sigal外，還支援語義符合Posix.1标準的信号函數sigaction（實際上。該函數是基于BSD的，BSD為了實作可靠信号機制，又可以統一對外接口，用sigaction函數又一次實作了signal函數）。

消息（Message）隊列：消息隊列是消息的連結表，包含Posix消息隊列system V消息隊列。

有足夠權限的程序能夠向隊列中加入消息。被賦予讀權限的程序則能夠讀走隊列中的消息。

消息隊列克服了信号承載資訊量少，管道僅僅能承載無格式位元組流以及緩沖區大小受限等缺點。

共享記憶體：使得多個程序能夠訪問同一塊記憶體空間，是最快的可用IPC形式。是針對其他通信機制執行效率較低而設計的。往往與其他通信機制，如信号量結合使用，來達到程序間的同步及互相排斥。

信号量（semaphore）：主要作為程序間以及同一程序不同線程之間的同步手段。

套接口（Socket）：更為一般的程序間通信機制，可用于不同機器之間的程序間通信。起初是由Unix系統的BSD分支開發出來的，但如今一般能夠移植到其他類Unix系統上：Linux和System V的變種都支援套接字。

注：

Linux程序間通信：管道、信号、信号量、消息隊列、共享記憶體、套接字(socket) Linux線程間通信：互相排斥量（mutex），信号量。條件變量 Windows程序間通信：管道、消息隊列、共享記憶體、信号量 （semaphore） 、套接字(socket) Windows線程間通信：互相排斥量（mutex），信号量（semaphore）、臨界區（critical section）、事件（event）