linux 進程間通訊（IPC）

1.管道：管道是Linux支持的最初Unix IPC形式之一，具備如下特色：

• 管道是半雙工的，數據只能向一個方向流動；須要雙方通訊時，須要創建起兩個管道；
• 只能用於父子進程或者兄弟進程之間（具備親緣關係的進程）；
• 單獨構成一種獨立的文件系統：管道對於管道兩端的進程而言，就是一個文件，但它不是普通的文件，它不屬於某種文件系統，而是自立門戶，單獨構成一種文件系統，而且只存在與內存中。
• 數據的讀出和寫入：一個進程向管道中寫的內容被管道另外一端的進程讀出。寫入的內容每次都添加在管道緩衝區的末尾，而且每次都是從緩衝區的頭部讀出數據。

通常文件的I/O函數均可以用於管道，如close、read、write等等。

從管道中讀取數據：

• 若是管道的寫端不存在（或讀一個寫端已被關閉的管道時），在全部數據都被讀取後，則認爲已經讀到了數據的末尾，讀函數返回的讀出字節數爲0；（從技術方面考慮，管道的寫端還有進程時，就不會產生文件結束）
• 當管道的寫端存在時，若是請求的字節數目大於PIPE_BUF，則返回管道中現有的數據字節數，若是請求的字節數目不大於PIPE_BUF，則返回管道中現有數據字節數（此時，管道中數據量小於請求的數據量）；或者返回請求的字節數（此時，管道中數據量不小於請求的數據量）。注：（PIPE_BUF在include/linux/limits.h中定義，不一樣的內核版本可能會有所不一樣。Posix.1要求PIPE_BUF至少爲512字節，red hat 7.2中爲4096）。

向管道中寫入數據：

• 向管道中寫入數據時，linux將不保證寫入的原子性，管道緩衝區一有空閒區域，寫進程就會試圖向管道寫入數據。若是讀進程不讀走管道緩衝區中的數據，那麼寫操做將一直阻塞。 
  注：只有在管道的讀端存在時，向管道中寫入數據纔有意義。不然，向管道中寫入數據的進程將收到內核傳來的SIFPIPE信號，應用程序能夠處理該信號，也能夠忽略（默認動做則是應用程序終止）。

管道可用於輸入輸出重定向，它將一個命令的輸出直接定向到另外一個命令的輸入。

管道的主要侷限性正體如今它的特色上：

• 只支持單向數據流；
• 只能用於具備親緣關係的進程之間；
• 沒有名字；
• 管道的緩衝區是有限的（管道制存在於內存中，在管道建立時，爲緩衝區分配一個頁面大小）；
• 管道所傳送的是無格式字節流，這就要求管道的讀出方和寫入方必須事先約定好數據的格式，好比多少字節算做一個消息（或命令、或記錄）等等；

2.FIFO：

它能夠運行於多個非親屬關係間交換信息。

FIFO的打開規則：

若是當前打開操做是爲讀而打開FIFO時，若已經有相應進程爲寫而打開該FIFO，則當前打開操做將成功返回；不然，可能阻塞直到有相應進程爲寫而打開該FIFO（當前打開操做設置了阻塞標誌）；或者，成功返回（當前打開操做沒有設置阻塞標誌）。

若是當前打開操做是爲寫而打開FIFO時，若是已經有相應進程爲讀而打開該FIFO，則當前打開操做將成功返回；不然，可能阻塞直到有相應進程爲讀而打開該FIFO（當前打開操做設置了阻塞標誌）；或者，返回ENXIO錯誤（當前打開操做沒有設置阻塞標誌）。

從FIFO中讀取數據：

約定：若是一個進程爲了從FIFO中讀取數據而阻塞打開FIFO，那麼稱該進程內的讀操做爲設置了阻塞標誌的讀操做。

• 若是有進程寫打開FIFO，且當前FIFO內沒有數據，則對於設置了阻塞標誌的讀操做來講，將一直阻塞。對於沒有設置阻塞標誌讀操做來講則返回-1，當前errno值爲EAGAIN，提醒之後再試。
• 對於設置了阻塞標誌的讀操做說，形成阻塞的緣由有兩種：當前FIFO內有數據，但有其它進程在讀這些數據；另外就是FIFO內沒有數據。解阻塞的緣由則是FIFO中有新的數據寫入，不論信寫入數據量的大小，也不論讀操做請求多少數據量。
• 讀打開的阻塞標誌只對本進程第一個讀操做施加做用，若是本進程內有多個讀操做序列，則在第一個讀操做被喚醒並完成讀操做後，其它將要執行的讀操做將再也不阻塞，即便在執行讀操做時，FIFO中沒有數據也同樣（此時，讀操做返回0）。
• 若是沒有進程寫打開FIFO，則設置了阻塞標誌的讀操做會阻塞。

注：若是FIFO中有數據，則設置了阻塞標誌的讀操做不會由於FIFO中的字節數小於請求讀的字節數而阻塞，此時，讀操做會返回FIFO中現有的數據量。

向FIFO中寫入數據：

約定：若是一個進程爲了向FIFO中寫入數據而阻塞打開FIFO，那麼稱該進程內的寫操做爲設置了阻塞標誌的寫操做。

對於設置了阻塞標誌的寫操做：

• 當要寫入的數據量不大於PIPE_BUF時，linux將保證寫入的原子性。若是此時管道空閒緩衝區不足以容納要寫入的字節數，則進入睡眠，直到當緩衝區中可以容納要寫入的字節數時，纔開始進行一次性寫操做。
• 當要寫入的數據量大於PIPE_BUF時，linux將再也不保證寫入的原子性。FIFO緩衝區一有空閒區域，寫進程就會試圖向管道寫入數據，寫操做在寫完全部請求寫的數據後返回。

對於沒有設置阻塞標誌的寫操做：

• 當要寫入的數據量大於PIPE_BUF時，linux將再也不保證寫入的原子性。在寫滿全部FIFO空閒緩衝區後，寫操做返回。
• 當要寫入的數據量不大於PIPE_BUF時，linux將保證寫入的原子性。若是當前FIFO空閒緩衝區可以容納請求寫入的字節數，寫完後成功返回；若是當前FIFO空閒緩衝區不可以容納請求寫入的字節數，則返回EAGAIN錯誤，提醒之後再寫；

3.XSI  IPc結構

他們都屬於內核中的IPC結構, 它們都用標識符來描述. 這個標識符是一個非負整數, 與文件描述符不一樣的是, 建立時並不會重複利用經過刪除回收的整數, 而是每次+1, 直到整數最大值迴轉到0.

    標識符是IPC對象的內部名, 而它的外部名則是key(鍵), 它的基本類型是key_t, 在頭文件<sys/types.h>中定義爲長整型. 鍵由內核變換成標識符.

xsi ipc缺點：消息隊列和共享內存中的內容不會被自動刪除；不使用文件描述符，沒法使用多路轉接i/o函數：select和poll

優勢：可靠，流是受控的；能夠用非先進先出方式處理

（1）消息隊列

消息隊列最大的靈活性在於，咱們能夠本身定義傳遞給隊列的消息的數據類型，消息隊列比流通道稍耗內存

（2）共享內存

是一種最快的IPC

（3）信號量

在linux上，記錄縮與信號量相比，多耗事60%；可是想實現簡單功能，通常仍是用記錄所，由於其更簡單。