一、进程间通信 IPC的解析

进程间通信的手段：信号、管道、消息队列、共享内存

1、通信模型

进程之间如何有效的数据交互。
1、进程间通信的概述：

为什么进程间通信？
1.进程间相互要保持独立，一个进程不能随便访问另外一个进程的地址空间（保护进程地址空间不能随便被其他进程访问，确保进程正确的运行。）
2.而进程之间可能要协作在一起，完成一个大的任务。这时进程间需要一个沟通（数据传递），在保证进程的相互独立性的同时，还需要确保进程间有效的沟通。这就是进程间通信的原因。

2、IPC facility提供2个操作：
send(message) ：消息大小固定或者不变
receive(mesage)：发送和接受消息。
如果两个进程间发送消息，需要建立一个通信管道，有很多种情况，比如基于内存，硬件、资源等等。都可以建立通信管道。取决具体的实现

3、通信链路的实现：
1.物理（例如，共享内存，硬件总线）
2.逻辑（例如，逻辑属性）

2、直接及间接通信

1、间接通信和直接通信
左边间接通信：通信A和通信B，是通过间接性通信，A把消息发到内核中，由内核转发给B。类似于发邮件
右边直接通信：进程A和B，可以直接通信，避免了内核导一次。类似于打电话。
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2、为了实现有效正确的通信，要知道送到哪里去。
直接通信：
正式发送和接受数据之前，需要一个通信链路的建立。可以是单向也可以是双向。一般来说两个进程，必然存在一条链路，是需要操作系统的支持。链路是打破了进程之间的隔离。所以需要操作系统。
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间接通信：
需要把消息放到某个地方去，一般是操作系统定好的共享区域。接受方也是在该区域中接受数据，至于数据是从发送方哪里来的，接收方不用管，而接收方也不用管接收方哪里来。
而中间结点，一般是内核中的共享资源。
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3、阻塞与非阻塞

阻塞是同步的：发送消息：如果没有发送完成，那么就要阻塞。只有发送完成后，才会正常返回去正常工作。
非阻塞是异步的：只要发送就好了，至于成功与否，不知道。那么send操作很快的返回。

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4、通信链路缓冲

把消息进行缓存起来，是因为提高效率，避免发送方和接受方之间不匹配（可能发送的快，接受的慢）。那么缓存，就可以缓存一些临时不能处理的数据，从而提高效率。

队列的消息被附加到链路；可以是一下3种方式之一：

0容量（同步阻塞发送方式）
发送方必须等待接收方，接收方接收到消息，接收方才可以返回。如果提前返回，则可能数据丢失。
有限容量 -n messages的有限长度。更多体现实际情况
如果队列满，发送方必须等待。如果队列空，接收方必须等待。有一个缓冲区，空间有限，如果发送方没有填满缓冲区，可以持续在缓冲区放数据。一旦填满发送方必须要等待。同理，缓冲区是空的，那么接收方需要等待。
无限容量 -无限长度
发送方不需要等待，如果缓冲区为空，那么接收方不得不等待。

二、信号

信号（Signal）
软件中断通知事件处理
1.直接退出运行。2.忽略。3.指定专门的信号参数，信号来了，函数调用，完成信号相应。
缺点：不能传输要交换的任何数据。信号是bit，表明信号。起到的是通知作用。
优点：效果很高，异步打断的机制。
第三点处理完函数之后怎么办？处理完后，会回到打断程序重新执行。
如何实现？
操作系统提供那种手段，可以完成此功能？
1.对单个程序做处理的话，首先程序开始的时候，先注册一个针对某一个信号的handles，作为系统调用发给操作系统。当产生某个进程信号时，操作系统会调用，信号处理函数来执行。
2.一旦产生了信号，操作系统如何让正在运行的进程停下来，调到信号处理函数去执行呢？需要操作系统来完成的，将系统调用返回的用户空间的堆栈，进行修改（返回调用系统调用的语句，变成信号处理函数的入口）。同时再把信号处理函数的地址，作为后一条栈帧返回地址。修改应用程序的堆栈。

三、管道

管道是用来数据交换的。
在早期年代，一个个小程序单独完成自己的小功能，那么将程序组合起来完成大功能，那么程序如何组合起来？那么一个小程序的输出，重定向为另一个程序的输入。
ls | more 在windos 是 dir | more 分页显示数据
命令做介绍：运行在shell命令行中，shell是一个进程，当进程收到了收到了ls | More字符串时，这是两个命令合在一起工作。将ls是输出者，输出到管道里面，类似于内核中的buffer，然后more在管道中接收。
shell让操作系统的工作：shell要创建子进程，共享进程中的资源，其中的资源是文件。将ls的输出做了buffer，而more的输入做了buffer。
进入了管道后，竖线的工作完成了，然后在ls 和More 去执行。