什麼是程序間通訊

廣義上講，程序間通訊(Inter-Process Communication, IPC)是指執行在不同程序(不論是否在同一臺機器)中的若干執行緒間的資料交換。

從上面的定義可以得出兩點：

• 參與通訊的程序即可以執行在同一臺機器上，也可以執行在各自的裝置環境中(Remote Procedure Call Protocol, RPC)。如果程序是跨機器執行的，則通常是由網路連線在一起。
• 實現方式可以有多種多樣。原則上，任何跨程序的資料交換都可以稱為程序間通訊。

常見的幾種程序間通訊方式

共享記憶體(Shared Memory)

共享記憶體是一種常見的程序間通訊機制。由於兩個程序可以直接訪問同一塊兒記憶體區域，減少了資料的複製操作，因而在速度上的優勢比較明顯。

一般情況下，實現記憶體共享的步驟如下：

1. 建立記憶體共享區

   記憶體共享區存在於核心中

2. 對映記憶體共享區

   需要將記憶體共享區對映到程序的空間中才可以進一步操作

3. 訪問記憶體共享區

4. 程序間通訊

   由於記憶體共享本身並沒有提供同步機制，所遇參與通訊的各個程序需要自己協商處理。

5. 撤銷記憶體對映區

6. 刪除記憶體共享區

管道(Pipe)

管道這個詞很形象地描述了通訊雙方的行為：

• 分別處於管道的兩方，進行資料傳輸通訊。
• 管道是單向的，如果一個程序既要讀又要寫，需要建立兩根管道。類似於水管的特性。
• 管道的兩端分別為”讀取端”(read end)和”寫入端”(write end)。

管道的侷限性

• 生命週期是隨程序結束而完結
• 只能用於具有親緣關係的程序通訊
• 管道是匿名的，沒有名字

為了克服管道上述的侷限性，可以使用命名管道(Named Pipe)。它具有管道所有的功能，並且沒有管道的上述侷限。

套接字(Socket)

其實網路通訊中所使用的API與跨程序使用的是完全一樣的。

兩種角色：伺服器與客戶端。
每種角色的大致流程如下：

伺服器：

• Create socket - socket()
• Bind sockaddr - bind()
• Listen - listen()
• Wait & Accept
  
  • 一般在一個迴圈裡邊監聽是否有新的連線 - accept()；然後可以讀寫了
  • 讀 - recv()
  • 寫 - send()
  • 關閉連線與客戶端的連線 - close()
• 釋放socket close()

客戶端：

• Create socket - socket()
• Bind sockaddr - bind()
• 連線伺服器 - accept()；然後可以讀寫了
• 讀 recv()
• 寫 send()
• 關閉連線 close()

注意，如果伺服器與客戶端在同一臺主機上，則是跨程序通訊。如果在不同的主機上，則變成了網路通訊。

訊息佇列(Message Queue)

訊號(Signal)

訊號量(Semophore)

參考