4. 进程通信

1. 进程通信定义

进程通信就是进程之间的信息交换

进程是分配系统资源的单位（包括内存地址空间），因此各进程拥有的内存地址空间相互独立

为了保证安全，一个进程不能直接访问另一个进程的地址空间。但是进程之间的信息交换又是必须实现的。为了保证进程间的通信安全，操作系统提供了一些方法。

  • 共享存储

  • 消息传递

  • 管道通信

2. 共享存储

两个进程对共享空间的访问必须是互斥的（互斥访问通过操作系统提供的工具实现）

基于数据结构的共享：比如共享空间里只能放一个长度为 10 的数组。这种共享方式速度慢、限制多，是一种低级通信方式

基于存储区的共享：在内存中画出一块共享存储区，数据的形式、存放位置都是由进程控制，而不是操作系统。相比之下，这种共享方式速度更快，是一种高级通信方式

3. 管道通信

  1. 管道只能采用半双工通信，某一时刻内只能实现单向的传输。如果要实现双向同时通信，则需要设置两个管道

  2. 各进程要互斥地访问管道

  3. 数据以字符流的形式写入管道，当管道写满时，写进程的 write() 系统调用将被阻塞，等待读进程将数据取走。当读进程将数据全部取走后，管道变空，此时读进程的 read() 系统调用将被阻塞

  4. 如果没写满，就不允许读；如果没读空，就不允许写

  5. 数据一旦被读出，就从管道中被抛弃，这就意味着读进程最多只能有一个，否则可能会有读错数据的情况

4. 消息传递

进程间的数据交换以格式化的消息（Message）为单位。进程通过操作系统提供的“发送消息/接收消息”两个原语进行数据交换

消息包括消息头和消息体，其中消息头包括：发送进程 ID、接收进程 ID、消息类型、消息长度等格式化信息

消息传递的两种方式：

  • 直接通信方式：消息直接挂到接收进程的消息缓冲队列上

  • 间接通信方式：消息先发送到中间实体（信箱）中，因此也称“信箱通信方式”。e.g. 计网中的电子邮件系统

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