01 UNIX IPC 第一弹 综述

Posted 2022-12-03 freeee

UNIX IPC 第一弹 综述

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0. 为什么会有这边文章？

 一直对这方面的技术只有些模棱两可的了解，但又没有个统一完整的认识，在学习了《Modern Operating System》和《Advanced Programming in the UNIX Environmet》的相关章节后，做一个总结。

 

1. 什么是进程（process）？为什么要有进程？

进程是可执行程序加载到内存后，在CPU上执行的代码，包括一些相关的资源及状态，是一个动态的，变化的状态。

进程是系统资源分配的基本单位，一个程序要想执行，则必须要加载到内存中，在执行时要有相关的软硬件资源，所以系统要给“进程”分配好所有的资源后，才能使进程达到ready的状态，进而再在CPU上执行。

两个经典的“进程”定义： 

• A process is just an instance of an executing program, including the current values of the program counter, registers and variables. -- Modern Operating System v4

   进程是一个可执行程序的实例，包含PC值，寄存器值，变量值。

• 进程是计算机上关于某数据集合的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统的基础。它的执行需要系统分配资源创建实体后才能运行。

API

• fork()

• vfork()

 

2. 什么是线程？为什么要有线程？

线程是执行的最小单位，是在CPU上运行的实体，是轻量级的进程，之所以产生是因为进程创建及销毁带来大量的系统资源损耗。线程的创建及销毁比进程要快10-100倍。

有了线程可以更好的支撑并行编程，更好的支持SMP处理器，减小上下文切换，性能更高。

分类，根据调度者是在核内还是核外分为

• 用户级线程
• 内核级线程

Linux使用混合模型。

POSIX线程模型

  

3. 什么是进程间通信？为什么要有进程间通信？

进程由于地址空间的隔离，需要某种相互通信的机制，以达到协同工作的目的。

进程通信（Inter Process Communication）存在以下几种：

• 进程与进程间
• 线程与线程间
• 进程与线程间

进程通信主要考虑解决以下问题：

• 如何进行通信
• 如何避免竞争
• 如何保证资源的一致性

经典问题

• 生产者消费者问题
• 哲学家就餐问题
• 读写者问题

 

4. 进程间通信有哪些方式？

进程与进程间通信的方式有：

1. 共享内存
2. 消息队列
3. 信号量
4. 有名管道（FIFO)
5. 无名管道（pipe）
6. 信号
7. 文件
8. 套接字socket

线程与线程间通信的方式：

　　第一部分是可以使用进程通信的方式：

1. 共享内存
2. 消息队列
3. 信号量
4. 有名管道（FIFO)
5. 无名管道（pipe）
6. 信号
7. 文件
8. 套接字socket

　　第二部分是线程特有的方式：

1. 互斥量
2. 自旋锁
3. 条件变量
4. 读写锁
5. 线程信号
6. 全局变量

5. IPC方式各有哪些优缺点？

6. IPC通信还有那些不足？

1. 性能？
2. 易用性？
3. 通用性？