淺析嵌入式Linux中進程間的幾種通信方式

線程間通信：由于多線程共享地址空間和數(shù)據(jù)空間，所以多個線程間的通信是一個線程的數(shù)據(jù)可以直接提供給其他線程使用，而不必通過操作系統(tǒng)。

所以線程間通信和同步的方式主要有鎖、信號、信號量進程間的通信則不同，它的數(shù)據(jù)空間的獨立性決定了它的通信相對比較復(fù)雜，需要通過操作系統(tǒng)。

通信機制主要有：管道、有名管道、消息隊列、信號量、共享空間、信號、套接字(socket)。

下面簡單介紹下進程間的幾種通信方式：

管道：它傳遞數(shù)據(jù)是單向性的，只能從一方流向另一方，也就是一種半雙工的通信方式;只用于有親緣關(guān)系的進程間的通信，親緣關(guān)系也就是 父子進程或兄弟進程;沒有名字并且大小受限，傳輸?shù)氖菬o格式的流，所以兩進程通信時必須約定好數(shù)據(jù)通信的格式。

管道它就像一個特殊的文件，但這個文件之存在于內(nèi)存中，在創(chuàng)建管道時，系統(tǒng)為管道分配了一個頁面作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，進程對這個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)進行讀寫，以此來完成通信。其中一個進程只能讀一個只能寫，所以叫半雙工通信，為什么一個只能讀一個只能寫呢?因為寫進程是在緩沖區(qū)的末尾寫入，讀進程是在緩沖區(qū)的頭部讀取，他們各自 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同，所以功能不同。

有名管道：看見這個名字就能知道個大概了，它于管道的不同的是它有名字了。這就不同與管道只能在具有親緣關(guān)系的進程間通信了。

它提供了一個路徑名與之關(guān)聯(lián)，有了自己的傳輸格式。有名管道和管道的不同之處還有一點是,有名管道是個設(shè)備文件，存儲在文件系統(tǒng)中，沒有親緣關(guān)系的進程也可以訪問，但是它要按照先進先出的原則讀取數(shù)據(jù)。同樣也是單雙工的。

共享內(nèi)存：就是分配一塊能被其他進程訪問的內(nèi)存。共享內(nèi)存可以說是最有用的進程間通信方式，也是最快的IPC形式。首先說下在使用共享內(nèi)存區(qū)前，必須通過系統(tǒng)函數(shù)將其附加到進程的地址空間或說為映射到進程空間。兩個不同進程A、B共享內(nèi)存的意思是，同一塊物理內(nèi)存被映射到進程A、B各自的進程地址空間。進程A可以即時看到進程B對共享內(nèi)存中數(shù)據(jù)的更新，反之亦然。

由于多個進程共享同一塊內(nèi)存區(qū)域，必然需要某種同步機制，互斥鎖和信號量都可以。采用共享內(nèi)存通信的一個顯而易 見的好處是效率高，因為進程可以直接讀寫內(nèi)存，而不需要任何數(shù)據(jù)的拷貝。對于像管道和消息隊列等通信方式，則需要在內(nèi)核和用戶空間進行四次的數(shù)據(jù)拷貝，而共享內(nèi)存則只拷貝兩次數(shù)據(jù)[1]：一次從輸入文件到共享內(nèi)存區(qū)，另一次從共享內(nèi)存區(qū)到輸出文件。實際上，進程之間在共享內(nèi)存時，并不總是讀寫少量數(shù)據(jù)后就 解除映射，有新的通信時，再重新建立共享內(nèi)存區(qū)域。而是保持共享區(qū)域，直到通信完畢為止，這樣，數(shù)據(jù)內(nèi)容一直保存在共享內(nèi)存中，并沒有寫回文件。共享內(nèi)存 中的內(nèi)容往往是在解除映射時才寫回文件的。因此，采用共享內(nèi)存的通信方式效率是非常高的。

信號：信號是在軟件層次上對中斷機制的一種模擬，在原理上，一個進程收到一個信號與處理器收到一個中斷請求可以說是一樣的。

信號是異步的，一個進程不必通過任何操作來等待信號的到達，事實上，進程也不知道信號到底什么時候到達。信號是進程間通信機制中唯一的異步通信機制，可以看作是異步通知，通知接收信號的進程有哪些事情發(fā)生了。信號機制經(jīng)過POSIX實時擴展后，功能更加強大，除了基本通知功能外，還可以傳遞附加信息。信號事件的發(fā)生有兩個來源：硬件來源(比如我們按下了鍵盤或者其它硬件故障);軟件來源。信號分為可靠信號和不可靠信號，實時信號和非實時信號。進程有三種方式響應(yīng)信號1.忽略信號2.捕捉信號3.執(zhí)行缺省操作。

信號量：也可以說是一個計數(shù)器，常用來處理進程或線程同步的問題，特別是對臨界資源的訪問同步問題。臨界資源：為某一時刻只能由一個進程或線程操作的資源，當信號量的值大于或等于0時，表示可以供并發(fā)進程訪問的臨界資源數(shù)，當小于0時，表示正在等待使用臨界資源的進程數(shù)。更重要的是，信號量的值僅能由PV操作來改變。