50-程序間通信總覽

在上一篇裡，使用了讀寫檔案的方式來實作程序間通信，使用了信号量完成了程序間的同步，雖然這種實作方式也能夠完成任務，但是缺點就在于它需要讀寫磁盤。是以 linux 系統提供了多種多樣的程序間通信的手段，幫助我們實作程序間通信。

不過，在講解 Linux 程序間通信（後面簡稱 Linux IPC）之前，需要了解 Linux IPC的分類。

1. Linux IPC 分類

說分類不太準确，不過還是先按照此方式大概講一下，友善初學者初步了解。linux ipc 大緻可以分為下面四類：

• 最初的 Unix IPC：主要包括無名管道，有名管道，信号（上一個專題講過）。
• System V IPC：主要包括 System V 共享記憶體、System V 消息隊列、System V 信号量。
• 基于 socket IPC：主要使用套接字的方式進行通信。
• POSIX IPC：POSIX 共享記憶體、POSIX 消息隊列、POSIX 信号量。

初學者可能有點懵圈，怎麼有這麼多，共享記憶體還分成 System V 和 POSIX 的？準确的說，Linux 是繼承了先輩們的基因，它把 System V IPC 、POSIX 等等 IPC 的方式都實作了。這意味着，在實際程式設計的時候，你可以根據你自己的口味，選擇一款你喜歡的方式。比如，System V 的共享記憶體和消息隊列用起來比較友善，我就喜歡用它，而 System V 信号量用起來麻煩，我可以選擇使用 POSIX 信号量，它的接口更加簡單。

下面這張圖說明了 Linux IPC 的曆史（這才是準确的說法，說分類本身不恰當，但是學習的時候可以這樣用）：

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。而對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釋出中心）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。Linux則把兩者繼承了下來。

2. Linux IPC 常用手段

• 無名管道（pipe）及有名管道（named pipe）：無名管道隻能用于有親緣關系的程序，有名管道用于任意兩程序間通信。
• 信号（signal）：上一個專題講的很詳細了。
• 消息（message）隊列：包括Posix消息隊列system V消息隊列。消息隊列克服了信号承載資訊量少，管道隻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（share memory）：使得多個程序可以通路同一塊記憶體空間，是最快的可用IPC形式。是針對其他通信機制運作效率較低而設計的。往往與其它通信機制，如信号量結合使用，來達到程序間的同步及互斥。
• 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，但現在一般可以移植到其它類Unix系統上：Linux和System V的變種都支援套接字。

3. 總結

• 知道 Linux IPC 曆史（或者說分類）
• 知道 Linux IPC 常用手段