IPC总结
IPC 是 Inter-Process Communication（进程间通信）的缩写，指的是操作系统中不同进程之间传递数据、交换信息或同步行为的机制。由于进程在内存中拥有独立的地址空间，无法直接访问彼此的内存，因此需要通过操作系统提供的特殊接口实现进程间的协作。
IPC 的主要用途
- 数据共享：多个进程共享同一份数据（如配置文件、缓存等）。
- 信息传递：进程间发送消息或命令（如客户端向服务器发送请求）。
- 同步与互斥：协调多个进程对共享资源的访问（如避免同时修改同一个文件）。
- 通知事件：一个进程通知其他进程某个事件发生（如数据准备就绪）。
常见的 IPC 机制
不同操作系统（如 Linux、Windows）提供的 IPC 机制略有差异，以下是 Unix/Linux 系统中常用的 IPC 方式：
1. 管道（Pipe）
- 特点：半双工（单向通信），只能在父子进程或兄弟进程间使用。
- 原理：通过内核缓冲区实现，一端写入数据，另一端读取数据。
- 示例：shell 中的管道命令
cmd1 | cmd2就是通过管道传递数据。
2. 命名管道（FIFO）
- 特点：与管道类似，但可以在任意进程间使用（通过文件系统中的路径标识）。
- 原理：以特殊文件的形式存在于文件系统中，进程通过打开该文件进行读写。
3. 信号（Signal）
- 特点：用于通知进程发生了某个事件（如
Ctrl+C发送SIGINT信号终止进程）。 - 原理：每种信号对应一个预设的处理动作（如终止、忽略、执行自定义函数）。
- 局限性：只能传递简单的事件标识，无法携带大量数据。
4. 消息队列（Message Queue）
- 特点：允许进程发送带有类型的消息，按队列方式存储，接收方可以按类型读取。
- 优势：可在任意进程间使用，支持异步通信，消息可持久化。
5. 共享内存（Shared Memory）
- 特点：多个进程共享同一块物理内存，是速度最快的 IPC 方式。
- 原理：通过内核将同一块内存映射到多个进程的地址空间，进程直接读写内存实现通信。
- 注意：需要配合信号量等同步机制避免并发冲突。
6. 信号量（Semaphore）
- 特点：不是用于传递数据，而是用于实现进程间的同步与互斥（如控制对共享资源的访问）。
- 原理：通过一个计数器控制进程的访问权限，计数器为 0 时进程阻塞等待。
7. 套接字（Socket）
- 特点：可用于同一主机内的进程通信，也支持跨网络的进程通信（如客户端与服务器）。
- 优势：通用性强，是网络编程的核心机制，支持 TCP、UDP 等协议。
各种 IPC 机制的对比
| 机制 | 速度 | 适用场景 | 跨网络支持 | 数据量限制 |
|---|---|---|---|---|
| 管道/命名管道 | 中等 | 简单的单向/双向数据传递 | 不支持 | 受内核缓冲区限制 |
| 信号 | 快 | 事件通知（如异常终止） | 不支持 | 仅能传递信号编号 |
| 消息队列 | 中等 | 带类型的异步消息传递 | 不支持 | 受队列大小限制 |
| 共享内存 | 最快 | 大量数据共享 | 不支持 | 受系统内存限制 |
| 信号量 | 快 | 同步与互斥（无数据传递） | 不支持 | 无数据传递 |
| 套接字 | 较慢 | 跨进程/跨网络通信 | 支持 | 可传输大量数据 |
总结
IPC 是多进程协作的基础，不同的 IPC 机制适用于不同场景：
- 简单的本地通信可用 管道 或 命名管道；
- 快速共享大量数据选 共享内存（需配合信号量）；
- 跨网络通信必须用 套接字；
- 事件通知用 信号，复杂消息传递用 消息队列。
选择合适的 IPC 机制需权衡速度、复杂度、适用范围等因素。