1. Unix IPC(InterProcess Communication)
同一主机的各个进程间的IPC：管道、FIFO、消息队列、信号量、共享存储器
不同主机上的各个进程间IPC：socket套接字
2. 管道
管道进行IPC有两个局限：
(1) 半双工，即 数据只能在一个方向上流动
(2) 只能在 具有公共祖先的进程之间使用。通常，一个管道由一个进程创建，然后该进程调用fork，此后 父子进程之间可以使用该管道
fstat函数对管道的每一端都返回一个FIFO类型的文件描述符，可以用S_ISFIFO宏来测试管道
通常是一个进程调用pipe函数创建管道，紧接着调用fork，这样就创建了从父进程到子进程的IPC通道
对于从父进程到子进程的管道， 父进程关闭 管道的读端（fd[0]）子进程关闭管道的写端（fd[1]）
popen、pclose两个函数实现的操作是：创建一个管道，调用fork产生一个子进程，关闭管道的不使用端，执行一个shell以运行命令，最后等待命令终止
#includeFILE* popen(const char* cmdstring, const char* type);int pclose(FILE* fp);
函数popen先执行fork，然后调用exec以执行cmdstring，并且返回一个标准I/O文件指针
type为“r”表示可读，为“w”表示可写
简单实现一个popen：
1 #include2 #include 3 #include 4 #include 5 #include 6 7 /* pointer to array allocated at run-time */ 8 static pid_t* childpid = NULL; 9 10 /* from our open_max() */11 static int maxfd;12 13 FILE* my_popen(const char* cmdstring, const char* type)14 {15 int pfd[2];16 pid_t pid;17 18 /* only allow type = "r" or "w" */19 if ((type[0] != 'r' && type[0] != 'w') || type[1] != 0) {20 errno = EINVAL;21 return NULL;22 }23 childpid = (pid_t*)calloc(maxfd, sizeof(pid_t));24 if (childpid == NULL) {25 return NULL;26 }27 }28 29 if (pipe(pfd) < 0) {30 return NULL;31 }32 33 if ((pid = fork()) < 0) {34 return NULL;35 } else if (pid == 0) { /* child */36 if (*type == 'r') {37 close(pfd[0]);38 if (pfd[1] != STDOUT_FILENO) {39 dup2(pfd[1], STDOUT_FILENO);40 close(pfd[1]);41 }42 } else {43 close(pfd[1]);44 if (pfd[0] != STDIN_FILENO) {45 dup2(pfd[0], STDIN_FILENO);46 close(pfd[0]);47 }48 }49 50 /* close all fds in childpid[] */51 for (int i = 0; i < maxfd; ++i) {52 if (childpid[i] > 0) {53 close(i);54 }55 }56 57 }58 59 /* parent continue */60 FILE* fp;61 if (*type == 'r') {62 close(pfd[1]);63 if ((fp = fdopen(pfd[0], type)) == NULL) {64 return NULL;65 }66 } else {67 close(pfd[0]);68 if ((fp = fdopen(pfd[1], type)) == NULL) {69 return NULL;70 close(pfd[0]);71 if ((fp = fdopen(pfd[1], type)) == NULL) {72 return NULL;73 }74 }75 76 childpid[fileno(fp)] = pid;77 return fp;78 }
3. 消息队列
消息队列是消息的链接表，存放在内核中并由消息队列ID标识
msgget用于创建一个新队列或打开一个现存的队列
msgsnd将新消息添加到队列尾端
msgrcv用户从队列中取消息
4. 信号量
信号量是一个计数器，用于多进程对共享数据对象的访问
5. 共享存储器
共享存储器允许多个进程共享一个给定的存储区，因为 数据不需要在客户进程和服务器进程之间复制，所以这是最快的IPC
使用共享存储区时必须确保 多个进程之间对给定的存储区的同步访问，通常， 信号量被用来实现对共享存储区的同步访问
#include/* 获得共享存储标识符 */int shmget(key_t key, size_t size, int flag);/* 对共享存储区执行多种操作 */int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds* buf);/* 进程将共享存储区连接到它的地址空间中 */void* shmat(int shmid, const void* addr, int flag);
如果addr为0，则此段连接到内核选择的第一个可用地址上。一般将addr指定为0，以便由内核选择地址
打印各种不同类型的数据所存放的位置：
1 #include2 #include 3 #include 4 #include 5 6 #define ARRAY_SIZE 40000 7 #define MALLOC_SIZE 100000 8 #define SHM_SIZE 100000 9 #define SHM_MODE 0600 /* user read/write */10 11 char array[ARRAY_SIZE]; /* uninitialized data = bss */12 13 int main(int argc, char* argv[])14 {15 int shmid;16 char* ptr = NULL;17 char* shmptr = NULL;18 19 fprintf(stdout, "array[] from %p to %p\n", array, array + ARRAY_SIZE);20 fprintf(stdout, "stack around %p\n", &shmid);21 ptr = (char*)malloc(MALLOC_SIZE);22 if (ptr == NULL) {23 fprintf(stderr, "malloc error\n");24 }25 26 fprintf(stdout, "malloc from %p to %p\n", ptr, ptr + MALLOC_SIZE);27 28 shmid = shmget(IPC_PRIVATE, SHM_SIZE, SHM_MODE);29 if (shmid < 0) {30 fprintf(stderr, "shmget error\n");31 }32 33 shmptr = shmat(shmid, 0, 0);34 if (shmptr == (void*)-1) {35 fprintf(stderr, "shmat error\n");36 }37 38 fprintf(stdout, "shared memory from %p to %p\n", shmptr, shmptr + SHM_SIZE);39 if (shmctl(shmid, IPC_RMID, 0) < 0) {40 fprintf(stderr, "shmctl error\n");41 }42 free(ptr);43 return 0;44 }
在基于Intel的Linux系统上运行此程序，其输出如下：
如果mmap函数指定了 MAP_SHARED标志，则此存储映射区可被多个进程共享
匿名存储映射：调用mmap时指定MAP_ANON标志，并将 文件描述符指定为-1，结果得到的映射区域是匿名的，因为并不与一个文件描述符相关联