8.進程通訊

進程通訊

• 進程通訊是指進程之間的信息交換
• 交換的信息量：一個狀態或數值，上千個字節。

進程通訊的分類

1）低級通訊：進程的互斥和同步 2）高級通訊：

指用戶可直接利用OS提供的一組通訊命令，高效地傳送大量數據的一種通訊方式。對用戶透明。

高級通訊分類

• 共享存儲器系統
• 消息傳遞系統
• 管道通訊

共享存儲器系統

（1）共享數據結構的通訊方式

進程之間經過某種數據結構，如緩衝池進行通訊屬於低級通訊方式。

（2）共享存儲區通訊方式

爲了傳送大量信息，在存儲器中劃出一塊共享存儲區，進程可經過對共享存儲區進行讀或寫來實現通訊，屬於高級通訊方式。

消息傳遞系統

消息交換的單位是消息或報文，分兩種：

（1）直接通訊方式

（2）間接通訊方式

計算機網絡中將消息稱爲報文。

直接通訊方式

• 發送進程直接把消息發送給目標進程
• 發送進程和接收進程都以顯式方式分別提供對方的標識符
• 系統提供兩條通訊原語

Send(Receiver,message);

Receive(Sender,message);

例如：

Send(P2,m1);

Receive(P1,m1);

解決生產者——消費者問題

repeat  ...
	produce an item in nextp;
		...
	Send(consumer,nextp);
until false;
repeat
	Receive(producer,nextp);
		...
	Consumer the item in nextc;
until false;

間接通訊方式

• 進程之間的通訊須要經過某種中間實體，該實體用來暫存發送進程發送給目標進程的消息；接收進程則從該實體中取出對方發送給本身的消息。
• 這種中間實體稱爲信箱
• 消息在信箱中能夠安全的保存，只容許覈準的目標用戶隨時讀取，故可實現非實時通訊。

信箱的建立和撤銷

• 進程用信箱建立原語來創建一個新信箱。建立者進程應給出信箱名字、信箱屬性（公用、使用或共享）；對於共享信箱，還應給出共享者的名字。
• 用信箱撤銷原語來撤銷

消息的發生於接收

• Send(mailbox,message),將一個消息發送到指定信箱
• Reveieve(mailbox,message)，從指定信箱中接收一個消息

信箱分類

• 私用信箱
• 公用信箱
• 共享信箱

私用信箱

• 用戶進程創建，做爲該進程的一部分
• 擁有者有權讀消息，其餘用戶只能發送
• 採用單向通訊鏈路
• 進程結束時信箱也消失

公用信箱

• 由OS建立
• 提供給系統中的全部覈准進程使用
• 進程既發送也可取出
• 採用雙向通訊鏈路的信息來實現
• 系統運行期間始終存在

共享信箱

• 由某進程建立，建立時提供共享進程（用戶）的名字
• 信息的擁有者和共享者，都有權從信箱中取走發送給本身的消息

信息通訊時發送進程和接收進程的關係

• 一對一關係。創建一條專用的通訊鏈路
• 多對一關係。服務進程與多個用戶進程之間進行交互，又稱客戶|服務器交互
• 一對多關係。一個發送進程與多個接收進程進行交互，使發送進程可用廣播形式，向接收者發送消息。
• 多對多關係。創建一個公用信箱，多個進程投遞並取走本身的消息

管道通訊

• 管道通訊方式創建在文件系統（文件系統位於外存）的基礎上，利用共享文件來鏈接兩個相互通訊的進程，此共享文件稱爲管道（Pipe）
• 管道是指用於鏈接一個讀進程和一個寫進程，以實現它們之間通訊的共享文件。

管道通訊必需的協調能力

（1）互斥。當一個進程正在對管道進行讀/寫操做時，另外一進程必須等待。

（2）同步。當寫（輸入）進程把必定量的數據（如4K）寫入管道後，便去睡眠等待，直到讀（輸出）進程取走數據後再把他喚醒。當讀進程發現管道空時，也應睡眠等待，直至寫進程將消息寫入管道後，纔將它喚醒。

（3）判別對方是否存在，只有肯定了對方存在時方能進行通訊。