深刻理解Linux程序間通訊（IPC）(轉)
linux下的程序通訊手段基本上是從Unix平臺上的程序通訊手段繼承而來的。而對Unix發展做出重大貢獻的兩大主力 AT&T的貝爾實驗室及BSD（加州大學伯克利分校的伯克利軟體釋出中心）在程序間通訊方面的側重點有所不同。前者對Unix早期的程序間通訊手 段進行了系統的改進和擴充，形成了“system V IPC”，通訊程序侷限在單個計算機內；後者則跳過了該限制，形成了基於套介面（socket）的程序間通訊機制。Linux則把兩者繼承了下來，如圖 示：
其中，最初Unix IPC包括：管道、FIFO、訊號；System V IPC包括：System V訊息佇列、System V訊號燈、System V共享記憶體區；Posix IPC包括： Posix訊息佇列、Posix訊號燈、Posix共享記憶體區。有兩點需要簡單說明一下：1）由於Unix版本的多樣性，電子電氣工程協會（IEEE）開 發了一個獨立的Unix標準，這個新的ANSI Unix標準被稱為計算機環境的可移植性作業系統介面（PSOIX）。現有大部分Unix和流行版本都是遵循POSIX標準的，而Linux從一開始就遵 循POSIX標準；2）BSD並不是沒有涉足單機內的程序間通訊（socket本身就可以用於單機內的程序間通訊）。事實上，很多Unix版本的單機 IPC留有BSD的痕跡，如4.4BSD支援的匿名記憶體對映、4.3+BSD對可靠訊號語義的實現等等。
圖一給出了linux 所支援的各種IPC手段，在本文接下來的討論中，為了避免概念上的混淆，在儘可能少提及Unix的各個版本的情況下，所有問題的討論最終都會歸結到 Linux環境下的程序間通訊上來。並且，對於Linux所支援通訊手段的不同實現版本（如對於共享記憶體來說，有Posix共享記憶體區以及System V共享記憶體區兩個實現版本），將主要介紹Posix API。
linux下程序間通訊的幾種主要手段簡介：
- 管道（Pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用於具有親緣關係程序間的通訊，有名管道克服了管道沒有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它還允許無親緣關係程序間的通訊；
- 訊號（Signal）：訊號是比較複雜的通訊方式，用於通知接受程序有某種事件發生，除了用於程序間通訊外，程序還可以傳送訊號 給程序本身；linux除了支援Unix早期訊號語義函式sigal外，還支援語義符合Posix.1標準的訊號函式sigaction（實際上，該函式 是基於BSD的，BSD為了實現可靠訊號機制，又能夠統一對外介面，用sigaction函式重新實現了signal函式）；
- 報文（Message）佇列（訊息佇列）：訊息佇列是訊息的連結表，包括Posix訊息佇列system V訊息佇列。有足夠許可權的程序可以向佇列中新增訊息，被賦予讀許可權的程序則可以讀走佇列中的訊息。訊息佇列克服了訊號承載資訊量少，管道只能承載無格式字 節流以及緩衝區大小受限等缺點。
- 共享記憶體：使得多個程序可以訪問同一塊記憶體空間，是最快的可用IPC形式。是針對其他通訊機制執行效率較低而設計的。往往與其它通訊機制，如訊號量結合使用，來達到程序間的同步及互斥。
- 訊號量（semaphore）：主要作為程序間以及同一程序不同執行緒之間的同步手段。
- 套介面（Socket）：更為一般的程序間通訊機制，可用於不同機器之間的程序間通訊。起初是由Unix系統的BSD分支開發出來的，但現在一般可以移植到其它類Unix系統上：Linux和System V的變種都支援套接字。
下面將對上述通訊機制做具體闡述。
附1：參考文獻[2]中對linux環境下的程序進行了概括說明：
一般來說，linux下的程序包含以下幾個關鍵要素：
- 有一段可執行程式；
- 有專用的系統堆疊空間；
- 核心中有它的控制塊（程序控制塊），描述程序所佔用的資源，這樣，程序才能接受核心的排程；
- 具有獨立的儲存空間
程序和執行緒有時候並不完全區分，而往往根據上下文理解其含義。
- UNIX環境高階程式設計，作者：W.Richard Stevens，譯者：尤晉元等，機械工業出版社。具有豐富的程式設計例項，以及關鍵函式伴隨Unix的發展歷程。
- linux核心原始碼情景分析（上、下），毛德操、胡希明著，浙江大學出版社，提供了對linux核心非常好的分析，同時，對一些關鍵概念的背景進行了詳細的說明。
- UNIX網路程式設計第二卷：程序間通訊，作者：W.Richard Stevens，譯者：楊繼張，清華大學出版社。一本比較全面闡述Unix環境下程序間通訊的書（沒有訊號和套介面，套介面在第一卷中）。