linux进程间通信

每个进程各自有不同的用户地址空间，任何一个进程的全局变量在另一个进程中都看不到，所以进程之间要交换数据必须通过内核，在内核中开辟一块缓冲区，进程1把数据从用户空间拷到内核缓冲区，进程2再从内核缓冲区把数据读走，内核提供的这种机制称为进程间通信（IPC，InterProcess Communication）。

进程之间传递信息的各种途径如下：

1.父进程通过fork可以将打开文件的描述符传递给子进程

2.子进程结束时，父进程调用wait可以得到子进程的终止信息

3.几个进程可以在文件系统中读写某个共享文件，也可以通过给文件加锁来实现进程间同步

IPC机制

1.管道(FIFO)，管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，命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；命名管道通过命令mkfifo或系统调用mkfifo来创建;

2.信号（Signal）：进程之间互发信号，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，一般使用SIGUSR1和SIGUSR2实现用户自定义功能.Linux除了支持UNIX早期信号语义函数signal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即能实现可靠信号机制，又能够统一对外接口，用sigaction函数重新实现了signal函数的功能);

3.消息队列(Message queue)：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。

4.内存映射（mapped memory）：内存映射允许任何多个进程间通信，每一个使用该机制的进程通过把一个共享的文件映射到自己的进程地址空间来实现它；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。

5.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。

6.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。

以前的SYS V UNIX系统实现的IPC机制，包括消息队列、信号量和共享内存，现在已经基本废弃UNIX Domain Socket，目前最广泛使用的IPC机制;

管道是一种最基本的IPC机制，由pipe函数创建：

#include <unistd.h>
int pipe(int filedes[2]);

调用pipe函数时在内核中开辟一块缓冲区（称为管道）用于通信，它有一个读端一个写端，然后通过filedes参数传出给用户程序两个文件描述符，filedes[0]指向管道的读端，filedes[1]指向管道的写端（很好记，就像0是标准输入1是标准输出一样）。所以管道在用户程序看起来就像一个打开的文件，通过read(filedes[0]);或者write(filedes[1]);向这个文件读写数据其实是在读写内核缓冲区。pipe函数调用成功返回0，调用失败返回-1。

开辟了管道之后如何实现两个进程间的通信呢？

1. 父进程调用pipe开辟管道，得到两个文件描述符指向管道的两端。

2. 父进程调用fork创建子进程，那么子进程也有两个文件描述符指向同一管道。

3. 父进程关闭管道读端，子进程关闭管道写端。父进程可以往管道里写，子进程可以从管道里读，管道是用环形队列实现的，数据从写端流入从读端流出，这样就实现了进程间通信。

一个实例

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    int fd[2];
    pid_t pid;
    char buf[80];

    if(pipe(fd) < 0){
        perror("pipe");
        exit(1);
    }
    pid = fork();
    if (pid < 0){
        perror("fork");
        exit(1);
    }
    else if (pid > 0){//parent process

        close(fd[0]);
        write(fd[1],"hello,leon!n",50);
        wait(NULL);
    }else{
        int n=0;
        close(fd[1]);
        n=read(fd[0],buf,50);
        write(STDOUT_FILENO,buf,n);
        while(1);
    }
    return 0;
}

使用管道有一些限制：(命名管道无此限制)

1.两个进程通过一个管道只能实现单向通信.

2.管道的读写端通过打开的文件描述符来传递，因此要通信的两个进程必须从它们的公共祖先那里继承管道文件描述符。上面的例子是父进程把文件描述符传给子进程之后父子进程之间通信，也可以父进程fork两次，把文件描述符传给两个子进程，然后两个子进程之间通信，总之需要通过fork传递文件描述符使两个进程都能访问同一管道，它们才能通信。

使用管道需要注意以下4种特殊情况（假设都是阻塞I/O操作，没有设置O_NONBLOCK标志）：

1. 如果所有指向管道写端的文件描述符都关闭了（管道写端的引用计数等于0），而仍然有进程从管道的读端读数据，那么管道中剩余的数据都被读取后，再次read会返回0，就像读到文件末尾一样。

2. 如果有指向管道写端的文件描述符没关闭（管道写端的引用计数大于0），而持有管道写端的进程也没有向管道中写数据，这时有进程从管道读端读数据，那么管道中剩余的数据都被读取后，再次read会阻塞，直到管道中有数据可读了才读取数据并返回。

3. 如果所有指向管道读端的文件描述符都关闭了（管道读端的引用计数等于0），这时有进程向管道的写端write，那么该进程会收到信号SIGPIPE，通常会导致进程异常终止。

4. 如果有指向管道读端的文件描述符没关闭（管道读端的引用计数大于0），而持有管道读端的进程也没有从管道中读数据，这时有进程向管道写端写数据，那么在管道被写满时再次write会阻塞，直到管道中有空位置了才写入数据并返回。

进程间通信必须通过内核提供的通道，而且必须有一种办法在进程中标识内核提供的某个通道.文件系统中的路径名是全局的，各进程都可以访问，因此可以用文件系统中的路径名来标识一个IPC通道。

FIFO和Unix Domain Socket这两种IPC机制都是利用文件系统中的特殊文件来标识的。