面试中常被问到的（16）进程间通信方式

Posted 2021-08-04 AllenSquirrel

Linux下进程间通信方式主要包括：信号，管道，信号量，消息队列，共享内存，socket

• 信号：

是一种事件通知机制，或者说是一种事件中断机制，通过信号通知当前进程发生了什么事件，中断进程当前操作去执行另外一个事件触发的操作

信号生命周期：产生，注册，注销，处理

（1）产生：硬件产生（按键eg：ctrl+c，ctrl+z）软件产生（执行命令：kill -信号索引  进程id）

（2）注册：让进程知道自己收到了哪些信号（节点：添加信号信息节点   位图：标记哪些信号待处理）

可靠信号：无论是否注册过均需要重新注册一次

非可靠信号：如果已经注册则不再操作，没有注册则注册

（3）注销：删除信号节点+位图

可靠信号：删除节点后判断是否有相同节点，确定没有再重置

非可靠信号：删除节点后直接重置位图

（4）处理：打断进程的当前操作，去执行信号处理函数，执行完毕后再返回主控流程继续运行

处理方式：

1. 默认处理函数：执行默认处理函数
2. 忽略处理函数：信号依然会注册，只是执行空操作
3. 自定义处理函数：自己定义处理函数，修改信号处理函数指针指向

• 管道

本质是内核空间上开辟的一块缓冲区，多个进程访问同一块缓冲区实现数据通信

（1）匿名管道：没有标识符，只能用于亲缘关系的进程间通信，子进程通过fork父进程来获取操作句柄，访问同一块缓冲区   PIPE

（2）命名管道：通过创建的管道文件句柄作为标识符，操作同一管道文件句柄访问同一块缓冲区 FIFO

管道操作类似于文件操作

管道读写特性：

1. 管道中没有数据，read会阻塞等待数据写入
2. 管道中数据满了，write会阻塞不在写入
3. 管道所有读端关闭，会导致write触发异常，进程退出
4. 管道所有写端关闭，会导致read读取完剩余所有数据结束返回0  不阻塞

• 信号量

本质就是一个pv操作计数器和一个pcb等待队列，实习进程间同步与互斥

pv操作就是对可用资源进行计数，在进程获取资源前进行p操作，计数-1（可用资源数-1），先判断是否有可用空闲资源，如果没有则认为不合理，则阻塞等待，直至有空闲可用资源出现，进行v操作，计数+1（可用资源数+1），同时从pcb等待队列中唤醒阻塞的线程

同步：访问资源前进行p操作，合理则获取资源，不合理则阻塞等待，直至条件满足进行v操作，产生一个空闲可用资源

互斥：计数限制最大为1，表示最多只有一个可用空闲资源，某一时刻只允许被一个进程所获取（计数-1），此时计数为0，其他进程不可再获取，只有当前进程访问结束，计数+1，出现空闲可用资源才可被另外进程访问，即同一时刻只有一个进程能够获取到该资源

• 消息队列

在内核中创建一个优先级队列，多个进程通过对同一个队列添加或获取节点实现数据通信

• 共享内存

内存上开辟一块空间，各个进程将这块物理内存映射到各自的虚拟内存空间上，通过虚拟空间地址来访问，实现数据共享

流程：

1. 创建或打开共享内存  int shmget
2. 与进程建立映射关系  void* shmat
3. 对共享内存进行内存操作
4. 与进程间解除映射关系 int shmdt
5. 删除共享内存  int shmctl

• socket

• udp

• tcp