深刻理解Linux进程间通信（IPC）zz

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深刻理解Linux进程间通信（IPC）
linux下的进程通信手段基本上是从Unix平台上的进程通信手段继承而来的。

序

linux下的进程通信手段基本上是从Unix平台上的进程通信手段继承而来的。而对
Unix发展做出重大贡献的两大主力AT&T的贝尔实验室及BSD（加州大学伯克利分校
的伯克利软件发布中心）在进程间通信方面的侧重点有所不同。前者对Unix早期的
进程间通信手段进行了系统的改进和扩充，形成了“system V IPC”，通信进程局
限在单个计算机内；后者则跳过了该限制，形成了基于套接口（socket）的进程间
通信机制。Linux则把两者继承了下来，如图示：

         
最初的 --------> System V IPC(AT&T)----------\
  Unix  ------------------------------- ------->  Linux IPC
  IPC   -------->Socket IPC(BSD)      --------/
                                             /
       POSIX IPC --------------------------/




其  Unix IPC包括：管道、FIFO、信号；
System V IPC包括：System V消息队列、System V信号灯、System V共享内存区；
Posix    IPC包括： Posix消息队列、Posix信号灯、Posix共享内存区。
有两点需要简单说明一下：1）由于Unix版本
的多样性，电子电气工程协会（IEEE）开发了一个独立的Unix标准，这个新的ANSI
Unix标准被称为计算机环境的可移植性操作系统界面（PSOIX）。现有大部分
Unix和流行版本都是遵循POSIX标准的，而Linux从一开始就遵循POSIX标准；2）
BSD并不是没有涉足单机内的进程间通信（socket本身就可以用于单机内的进程间
通信）。事实上，很多Unix版本的单机 IPC留有BSD的痕迹，如4.4BSD支持的匿名
内存映射、4.3+BSD对可靠信号语义的实现等等。

图一给出了linux 所支持的各种IPC手段，在本文接下来的讨论中，为了避免概念
上的混淆，在尽可能少提及Unix的各个版本的情况下，所有问题的讨论最终都会归
结到 Linux环境下的进程间通信上来。并且，对于Linux所支持通信手段的不同实
现版本（如对于共享内存来说，有Posix共享内存区以及System V共享内存区两个
实现版本），将主要介绍Posix API。

linux下进程间通信的几种主要手段简介：

管道（Pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用于具有亲缘关系进程间的通信
，有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还
允许无亲缘关系进程间的通信；
信号（Signal）：信号是比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某种事件发生
，除了用于进程间通信外，进程还可以发送信号给进程本身；linux除了支持Unix
早期信号语义函数sigal外，还支持语义符合Posix.1标准的信号函数sigaction（
实际上，该函数是基于 BSD的，BSD为了实现可靠信号机制，又能够统一对外接口
，用sigaction函数重新实现了signal函数）；
报文（Message）队列（消息队列）：消息队列是消息的链接表，包括Posix消息队
列system V消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的
进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载
无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
共享内存：使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。是针
对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制，如信号量结合使用
，来达到进程间的同步及互斥。
信号量（semaphore）：主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。

套接口（Socket）：更为一般的进程间通信机制，可用于不同机器之间的进程间通
信。起初是由Unix系统的BSD分支开发出来的，但现在一般可以移植到其它类Unix
系统上：Linux和System V的变种都支持套接字。
下面将对上述通信机制做具体阐述。

附1：参考文献[2]中对linux环境下的进程进行了概括说明：

一般来说，linux下的进程包含以下几个关键要素：

有一段可执行程序；
有专用的系统堆栈空间；
内核中有它的控制块（进程控制块），描述进程所占用的资源，这样，进程才能接
受内核的调度；
具有独立的存储空间
进程和线程有时候并不完全区分，而往往根据上下文理解其含义。

参考文献：

UNIX环境高级编程，作者：W.Richard Stevens，译者：尤晋元等，机械工业出版
社。具有丰富的编程实例，以及关键函数伴随Unix的发展历程。
linux内核源代码情景分析（上、下），毛德操、胡希明著，浙江大学出版社，提
供了对linux内核非常好的分析，同时，对一些关键概念的背景进行了详细的说明
。
UNIX网络编程第二卷：进程间通信，作者：W.Richard Stevens，译者：杨继张，
清华大学出版社。一本比较全面阐述Unix环境下进程间通信的书（没有信号和套接
口，套接口在第一卷中）。

by w3k4(2005年03月18日，23时07分) 本文已被浏览 296 次 评论[0] | [ 收藏此
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tmd那到底是花还是雾.
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sagaeon

先顶。

huixch

看了不是很明白啊，刚刚接触这个！