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🌐 序章：分裂的王国
在 Linux 内核大陆 的深处，有无数 进程城邦，各自独立运行，拥有自己的内存城堡与代码律法。 它们本应互不干涉，可当危机降临——用户请求激增，数据必须共享，任务必须协同——它们必须学会“说话”。
但问题来了：
“进程之间，如何通信？”
没有魔法，只有 系统调用； 没有语言，只有 消息的密语。
这时，一位身穿代码长袍的旅者——小信，被召唤而来，任务是重建失联的城邦，让信息再次流动。
🚪 第一章：匿名管道 —— pipe() 的秘密通道
小信来到 父子城，发现父亲进程（PID=1001）与儿子进程（PID=1002）无法传递数据。
“我们共享血脉（代码与文件描述符），却无法传话！”父亲叹息。
小信微微一笑：“我有 匿名管道（pipe），一条单向的秘密通道。”
她施展咒语：
int fd[2];pipe(fd); // 创建管道：fd[0]=读端，fd[1]=写端if (fork() == 0) {// 子进程：写入消息close(fd[0]); // 关闭读端write(fd[1], "Hello from child", 17);close(fd[1]);} else {// 父进程：读取消息close(fd[1]); // 关闭写端char buf[100];read(fd[0], buf, 100);printf("Parent received: %s\n", buf);close(fd[0]);}刹那间，一条光之隧道在父子之间架起，消息如溪流般流淌。
“pipe 只能在有亲缘关系的进程间使用，”小信说，“它是血缘的低语。”
📮 第二章：命名管道 —— FIFO 的公共信箱
可其他城邦并无血缘。比如 Web 服务器城 与 日志记录城，素不相识，却需通信。
小信来到市集，画下一道符文：
mkfifo /tmp/my_fifo
“这是 命名管道（FIFO），一个带名字的公共信箱。”
Web 服务器打开它写入：
int fd = open("/tmp/my_fifo", O_WRONLY);write(fd, "User login: alice", 17);日志进程打开它读取：
int fd = open("/tmp/my_fifo", O_RDONLY);read(fd, buf, 100);
消息无需亲缘，只要知道“信箱地址”，即可通信。
“FIFO 是进程间的邮局，”小信说，“名字即契约。”
📬 第三章：消息队列 —— msgget() 的加密信筒
但公共信箱太混乱——谁都能读，顺序难控。
小信前往 内核邮局，申请一个 消息队列（Message Queue）：
key_t key = ftok("/tmp", 'A');int msqid = msgget(key, 0666 | IPC_CREAT);// 发送消息struct msgbuf {long mtype; // 消息类型char mtext[256]; // 消息内容} message;message.mtype = 1;strcpy(message.mtext, "Emergency: High CPU!");msgsnd(msqid, &message, sizeof(message.mtext), 0);// 接收消息（按类型）msgrcv(msqid, &message, 256, 1, 0);消息队列像一个带分类的加密信筒：
每条消息有 类型（mtype）
可按类型接收，不按顺序
内核持久化，不怕进程崩溃
“这是带优先级的密信系统，”小信说，“军情可插队，日志可排队。”
🧠 第四章：共享内存 —— shmget() 的共感之桥
可有些任务需要极速——比如 视频渲染城 与 显示城，每秒百万像素。
“管道太慢，”小信皱眉，“我们需要 直接共享大脑。”
她启动 共享内存（Shared Memory）：
key_t key = ftok("/tmp", 'B');int shmid = shmget(key, 4096, 0666 | IPC_CREAT);// 映射到进程地址空间char* shm_ptr = (char*)shmat(shmid, NULL, 0);// 现在，所有映射的进程都能直接读写同一块内存！strcpy(shm_ptr, "Rendering frame 123...");// 用完分离shmdt(shm_ptr);一座无形之桥架起，两城共享同一片记忆。
“这是最快的 IPC，”小信说，“但必须配合互斥锁，否则会脑内冲突。”
📡 第五章：信号 —— kill() 的紧急警报
突然，攻击警报响起！僵尸进程大军来袭，系统负载飙升。
可主控进程正在休眠。
小信大喊：“启动 信号（Signal）！最轻量的中断机制！”
她向主控进程发送紧急信号：
kill(master_pid, SIGUSR1); // 发送自定义信号
主控进程立刻从 pause() 或系统调用中醒来，执行信号处理函数：
void signal_handler(int sig) {printf("Alert! System under pressure!\n");// 启动防御机制}signal(SIGUSR1, signal_handler);“信号是进程的神经突触，”小信说，“短促、紧急、不容忽视。”
🔄 第六章：信号量 —— semget() 的资源守卫
但共享内存引发新问题：多个进程同时写入，数据混乱。
小信召唤 信号量（Semaphore）——资源的守卫者：
key_t key = ftok("/tmp", 'C');int semid = semget(key, 1, 0666 | IPC_CREAT);// 初始化为 1（互斥锁）semctl(semid, 0, SETVAL, 1);// P 操作（等待）struct sembuf op = {0, -1, SEM_UNDO};semop(semid, &op, 1);// 写入共享内存// ...// V 操作（释放）op.sem_op = 1;semop(semid, &op, 1);信号量像一盏红绿灯：
值 > 0：通行
值 = 0：等待
保证同一时间只有一个进程进入临界区
“它是共享资源的交通警察。”
🌟 终章：通信之网
小信站在内核之巅，俯瞰整个大陆：
管道：父子低语
FIFO：公共信箱
消息队列：分类密信
共享内存：共感之桥
信号：紧急警报
信号量：资源守卫
她轻声说：
“进程看似孤立， 但通过 消息的密语， 它们织成一张协同之网。 这，就是操作系统的灵魂。”
内核之声响起：
“你已掌握 IPC 六大密语： 管道、FIFO、消息队列、共享内存、信号、信号量。 你不是在连接进程， 你是在唤醒系统的集体意识。”
📜 附：IPC 通信方式速查表
| 方式 | 适用场景 | 特点 |
|---|---|---|
| 匿名管道 | 亲缘进程，单向 | 简单，生命周期短 |
| 命名管道（FIFO） | 任意进程，单向 | 有名字，持久化 |
| 消息队列 | 结构化消息，多类型 | 内核管理，可寻址 |
| 共享内存 | 高速数据交换 | 最快，需同步机制 |
| 信号 | 异步通知 | 轻量，紧急 |
| 信号量 | 同步与互斥 | 控制资源访问 |
✅ 结语
在 Linux 的世界里，孤立是表象，通信是本质。 每一次
write()、msgsnd()、kill()， 都是一次跨越内存边界的对话。
小信收起代码，望向星空：
“我不是在写系统调用， 我是在翻译进程的语言， 让沉默的机器，开始交谈。”
🌌 故事完。
下一站：《套接字之海：网络的远古密语》 —— 跨主机通信的史诗之旅。 敬请期待。