Linux进程通信和线程通信

Linux下进程间通信的方式:

  1. 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

  2. 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sigal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)

  3. 报文(Message)队列(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

  4. 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

  5. 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。

  6. 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。

一般来说,Linux下的进程包含以下几个关键要素:

  • 有一段可执行程序
  • 有专用的系统堆栈空间
  • 内核中有它的控制块(进程控制块),描述进程所占用的资源,这样,进程才能接受内核的调度
  • 具有独立的存储空间

线程间的通信目的主要是用于线程同步,所以线程没有像进程通信中的用于数据交换的通信机制。Linux系统中的线程间通信方式

  • 锁机制:包括互斥锁、条件变量、读写锁和自旋锁。
      互斥锁确保同一时间只能有一个线程访问共享资源。当锁被占用时试图对其加锁的线程都进入阻塞状态(释放CPU资源使其由运行状态进入等待状态)。当锁释放时哪个等待线程能获得该锁取决于内核的调度。
      读写锁当以写模式加锁而处于写状态时任何试图加锁的线程(不论是读或写)都阻塞,当以读状态模式加锁而处于读状态时“读”线程不阻塞,“写”线程阻塞。读模式共享,写模式互斥。
      条件变量可以以原子的方式阻塞进程,直到某个特定条件为真为止。对条件的测试是在互斥锁的保护下进行的。条件变量始终与互斥锁一起使用。
      自旋锁上锁受阻时线程不阻塞而是在循环中轮询查看能否获得该锁,没有线程的切换因而没有切换开销,不过对CPU的霸占会导致CPU资源的浪费。 所以自旋锁适用于并行结构(多个处理器)或者适用于锁被持有时间短而不希望在线程切换产生开销的情况。

  • 信号量机制(Semaphore):包括无名线程信号量和命名线程信号量

  • 信号机制(Signal):类似进程间的信号处理

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