• Linux也支持3種IPC機(jī)制：消息隊列、共享內(nèi)存、信號量。在Linux內(nèi)核中，IPC所有對象有一個公共的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)pc_perm結(jié)構(gòu)，它是專門用來IPC對象權(quán)限描述，具體內(nèi)核源碼如下：

一、信號量

• 信號量解決同步、互斥問題。semaphore實際是一個整數(shù)，它的值由多個進(jìn)程進(jìn)行測試和設(shè)置，就每個進(jìn)程所關(guān)心的測試和設(shè)置操作而言，這兩個操作是不可中斷，或稱“原子"操作，一旦開始直到兩個操作全部完成。根據(jù)測試和設(shè)置操作的結(jié)果，一個進(jìn)程可能必須睡眠，直到有另一個進(jìn)程改變信號量的值。

• semaphore可用來實現(xiàn)所謂的”臨界區(qū)"的互斥使用，臨界區(qū)指同一時刻只有一個進(jìn)程執(zhí)行其中代碼的代碼段。Linux信號量是通過內(nèi)核提供的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行實現(xiàn)，此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在于內(nèi)核空間，具體內(nèi)核源碼如下：

1. 系統(tǒng)中每個信號量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2. 系統(tǒng)中表示信號量集合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

3. 系統(tǒng)中每一信號量集合的隊列結(jié)構(gòu)

• 它們?nèi)咧g關(guān)系如下：

1、系統(tǒng)調(diào)用：semget()

• 為創(chuàng)建一個新的信號量集合，或者存取一個已存在的集合，要使用semget()系統(tǒng)調(diào)用：

• 原型：

• 返回值：
  

• 參數(shù)：

• 
  

  key_t ftok(char* pathname,char proj)

  
  

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• 二、消息隊列

• 一個或者多個進(jìn)程可向消息隊列寫入消息，而一個或多個進(jìn)程可從消息隊列中讀取消息，這種進(jìn)程間通信機(jī)制通常用于在客戶端/服務(wù)器模型中，客戶端向服務(wù)端發(fā)送請求消息，服務(wù)器讀取消息并執(zhí)行相應(yīng)請求。內(nèi)核使用msgid_ds結(jié)構(gòu)描述一個消息隊列。

• 消息隊列位于內(nèi)核空間的鏈表，鏈表的每個結(jié)點都是一條消息，每一條消息都有自己的消息類型，消息類型用整數(shù)來表示，并且必須大于0。

• 三、共享內(nèi)存

• 共享內(nèi)存允許兩個或多個進(jìn)程共享一個給定的存儲區(qū)，這一段存儲區(qū)可以被兩個或兩個以上的進(jìn)程映射至自身的地址空間中，一個進(jìn)程寫入共享內(nèi)存的信息，可以被其他使用這個共享內(nèi)存的進(jìn)程，通過一個簡單的內(nèi)存讀取錯做讀出，從而實現(xiàn)了進(jìn)程間的通信。

  
  

• 采用共享內(nèi)存進(jìn)行通信的一個主要好處是效率高，因為進(jìn)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里等通信方式，則需要再內(nèi)核和用戶空間進(jìn)行四次的數(shù)據(jù)拷貝，而共享內(nèi)存則只拷貝兩次：一次從輸入文件到共享內(nèi)存區(qū)，另一次從共享內(nèi)存到輸出文件。

  
  

• 一般而言，進(jìn)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，有新的通信時在重新建立共享內(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，因此，采用共享內(nèi)存的通信方式效率非常高。

  
  

• 共享內(nèi)存有兩種實現(xiàn)方式：1、內(nèi)存映射 2、共享內(nèi)存機(jī)制

• 1、內(nèi)存映射

• 內(nèi)存映射 memory map機(jī)制使進(jìn)程之間通過映射同一個普通文件實現(xiàn)共享內(nèi)存，通過mmap()系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)。普通文件被映射到進(jìn)程地址空間后，進(jìn)程可以

• 像訪問普通內(nèi)存一樣對文件進(jìn)行訪問，不必再調(diào)用read/write等文件操作函數(shù)。

• 例子：創(chuàng)建子進(jìn)程，父子進(jìn)程通過匿名映射實現(xiàn)共享內(nèi)存。

• 分析：主程序中先調(diào)用mmap映射內(nèi)存，然后再調(diào)用fork函數(shù)創(chuàng)建進(jìn)程。那么在調(diào)用fork函數(shù)之后，子進(jìn)程繼承父進(jìn)程匿名映射后的地址空間，同樣也繼承mmap函數(shù)的返回地址，這樣，父子進(jìn)程就可以通過映射區(qū)域進(jìn)行通信了。

• 
  

• 2、UNIX System V共享內(nèi)存機(jī)制

• IPC的共享內(nèi)存指的是把所有的共享數(shù)據(jù)放在共享內(nèi)存區(qū)域（IPC shared memory region），任何想要訪問該數(shù)據(jù)的進(jìn)程都必須在本進(jìn)程的地址空間新增一塊內(nèi)存區(qū)域，用來映射存放共享數(shù)據(jù)的物理內(nèi)存頁面。

• 和前面的mmap系統(tǒng)調(diào)用通過映射一個普通文件實現(xiàn)共享內(nèi)存不同，UNIX system V共享內(nèi)存是通過映射特殊文件系統(tǒng)shm中的文件實現(xiàn)進(jìn)程間的共享內(nèi)存通信。

• 例子：設(shè)計兩個程序，通過unix system v共享內(nèi)存機(jī)制，一個程序?qū)懭牍蚕韰^(qū)域，另一個程序讀取共享區(qū)域。

• 分析：一個程序調(diào)用fotk函數(shù)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的key，接著調(diào)用shmget函數(shù)，獲取共享內(nèi)存區(qū)域的id，調(diào)用shmat函數(shù)，映射內(nèi)存，循環(huán)計算年齡，另一個程序讀取共享內(nèi)存。

• （fotk函數(shù)在消息隊列部分已經(jīng)用過了，

• 根據(jù)pathname指定的文件（或目錄）名稱，以及proj參數(shù)指定的數(shù)字，ftok函數(shù)為IPC對象生成一個唯一性的鍵值。）