UNIX进程间通信：IPC技术详解

"UNIX 进程间通信" 在UNIX操作系统中，进程间通信（IPC，InterProcess Communication）是指不同进程之间交换信息的方式。传统的IPC技术在不同的UNIX实现中可能存在差异，但有一些是普遍可用的，如半双工的管道。本章主要探讨了UNIX IPC的各种经典形式，包括管道、FIFO、消息队列、信号量和共享存储器。 1. **管道（Pipes）**：管道是最古老的UNIX IPC机制，所有UNIX系统都支持。它的特点是半双工，即数据只能单向流动，通常用于父子进程或有共同祖先的进程之间的通信。管道通过`fork()`和`exec()`系统调用来建立，一旦创建，父子进程就可以使用它来传递信息。 2. **FIFO（命名管道）**：FIFO是一种特殊的文件类型，允许不相关的进程之间进行通信，克服了普通管道必须有亲缘关系的限制。数据同样只能单向流动，但可以通过文件名访问，增加了灵活性。 3. **流管道（Stream Pipes）**：相对于半双工的普通管道，流管道是全双工的，数据可以在两个方向上同时流动。它们是POSIX标准的一部分，支持更复杂的通信需求。 4. **消息队列（Message Queues）**：消息队列允许进程将结构化消息存储在一个队列中，其他进程可以按照特定顺序读取这些消息。这种通信方式提供了更大的灵活性，因为消息可以独立发送和接收，且队列可以被多个进程共享。 5. **信号量（Semaphores）**：信号量用于同步进程，防止多个进程同时访问共享资源，确保数据的一致性。它们是计数器，可以递增或递减，进程在访问资源之前需要获取信号量，如果资源已被占用，进程会被阻塞直到信号量可用。 6. **共享存储（Shared Memory）**：共享存储允许进程直接读写同一块内存区域，提供了高速的通信路径，但需要同步机制以避免数据冲突。 7. **套接口（Sockets）**：套接口是支持跨网络的进程间通信，不仅限于同一主机。它可以实现全双工通信，并且支持多种协议，如TCP/IP，使得不同主机上的进程能够相互通信。 除了这些基本的IPC机制，还有一些高级特性，如流管道和命名流管道，它们是SVR4和4.3BSD等版本的UNIX引入的，提供更复杂的通信模型。流管道提供了类似管道的全双工通信，而命名流管道则结合了流管道和FIFO的特点，允许通过文件名访问全双工通信通道。 这些进程间通信方式在实际的系统设计和应用程序开发中起到了关键作用，帮助解决多进程环境中的数据交换、同步和控制问题。然而，由于不同的UNIX实现可能存在差异，开发者在选择适当的IPC机制时需要考虑到其移植性和兼容性。随着POSIX标准的发展，未来IPC的标准化可能会更加完善，为跨平台的进程通信提供更强的支持。