进程通信

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《操作系统》

什么是进程通信

顾名思义,进程通信就是指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。为了保证进程间的安全通信,操作系统提供了一些方法。共享存储、消息传递、管道通信。

共享存储

操作系统为两个进程分配一个共享空间

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)。

操作系统只负责提供共享空间和同步互斥工具(如P、v操作)

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。

管道通信

“管道”是指用于连接读写进程的一个共享文件,又名pipe文件。其实就是在内存中开辟一个大小固定的缓冲区。

1.管道只能采用半双工通信,某一时间段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。

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。

直接通讯方式

消息直接挂到接收进程的消息缓冲队列上

间接通讯方式

消息要先发送到中间实体(信箱)中,因此也称“信箱通信方式”。Eg:计网中的电子邮件系统。


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