程序通信（作業系統10）

程序通信

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作業系統 系列文章目錄

• 程序通信
• 前言
• 1 共享存儲
• • 1.1 程序通信的定義
  • 1.2 共享存儲
• 2 管道通信
• 3 消息傳遞
• 4 小結

前言

在本篇中，你将掌握

• 程序通信的三種方式的流程
• 共享存儲、管道通信、消息傳遞的特點

注意體會了解各種實作方式的程序通信的流程

1 共享存儲

1.1 程序通信的定義

程序通信：程序之間的資訊交換

程序是配置設定系統資源的機關（包括記憶體位址空間），是以各程序擁有的記憶體位址空間互相獨立。一個程序不能直接通路另一個程序的位址空間。

但為了實作安全的程序通信，作業系統提供了一些方法：

1. 共享存儲
2. 消息傳遞
3. 管道通信

1.2 共享存儲

因為兩個程序不能通路彼此的位址空間，即程序1不能通路程序2的位址空間。是以作業系統提供了共享空間和同步互斥工具，注意兩個程序對共享空間的通路必須是互斥的

共享存儲有兩種存儲方式：

1. 基于資料結構的共享：共享空間裡隻能存放特定資料結構，如長度為10的數組。

     這種共享方式速度慢、限制多，是一種低級通信方式。

2. 基于存儲區的共享：共享空間為記憶體中的一塊共享存儲區，資料的形式、存放位置由程序控制，而不是作業系統。

     這種共享方式速度更快，是一種進階通信方式。

2 管道通信

第二種程序通信的方式是管道通信，就是兩個程序間通過一個管道實作程序間的資訊傳輸，值得注意的是：

1. 管道隻能采用半雙工通信，某一時間段内隻能實作單向的傳輸。如果要實作雙向同時通信，則需要設定兩個管道
2. 各程序要互斥地通路管道
3. 資料以字元流的形式寫入管道，當管道寫滿時，寫程序的write()系統調用将被阻塞，等待讀程序将資料全部取走後；當讀程序将資料全部取走後，管道為空，此時讀程序的read()系統調用将會被阻塞。
4. 如果管道沒寫滿，就不允許讀。如果沒讀空，就不允許寫。
5. 資料一旦被讀出，就從管道中抛棄，這就意味着讀程序最多隻能有一個，否則可能有讀錯資料的情況。

3 消息傳遞

第三種程序通信的方式是消息傳遞：

  程序間的資料交換以格式化的資訊（資訊頭+資訊體）為機關。程序通過作業系統提供的“發送消息/接收消息”兩個原語進行資料交換

消息傳遞又分為兩種：

1. 直接通信方式：消息直接挂到接收程序的消息緩沖隊列上
2. 間接通信方式：消息要先發送到中間實體（信箱）中，是以也稱“信箱通信方式”，如：計算機網路中的電子郵件系統，兩個程序通過發送原語和接收原語來從中間實體獲得資訊。

4 小結

本篇重點：

（1）程序通信的三種方式的大緻流程

（2）共享存儲：要互斥地通路共享空間

（3）管道通信：一個管道隻能實作半雙工通信；在管道寫滿時，不能再寫、讀空時，不能再讀、沒寫滿不能讀，沒讀空不能寫

（4）消息傳遞的兩種方式差別