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Linux的程序/執行緒間通訊方式總結

Linux系統中的程序間通訊方式主要以下幾種:

同一主機上的程序通訊方式

   * UNIX程序間通訊方式: 包括管道(PIPE), 有名管道(FIFO), 和訊號(Signal)

   * System V程序通訊方式:包括訊號量(Semaphore), 訊息佇列(Message Queue), 和共享記憶體(Shared Memory)

網路主機間的程序通訊方式

   * RPC: Remote Procedure Call 遠端過程呼叫

   * Socket: 當前最流行的網路通訊方式, 基於TCP/IP協議的通訊方式.

各自的特點如下:

  • 管道(PIPE):管道是一種半雙工的通訊方式,資料只能單向流動,而且只能在具有親緣關係(父子程序)的程序間使用。另外管道傳送的是無格式的位元組流,並且管道緩衝區的大小是有限的(管道緩衝區存在於記憶體中,在管道建立時,為緩衝區分配一個頁面大小)。
  • 有名管道 (FIFO): 有名管道也是半雙工的通訊方式,但是它允許無親緣關係程序間的通訊。
  • 訊號(Signal): 訊號是一種比較複雜的通訊方式,用於通知接收程序某個事件已經發生。
  • 訊號量(Semaphore):訊號量是一個計數器,可以用來控制多個程序對共享資源的訪問。它常作為一種鎖機制,防止某程序正在訪問共享資源時,其他程序也訪問該資源。因此,主要作為程序間以及同一程序內不同執行緒之間的同步手段。
  • 訊息佇列(Message Queue):訊息佇列是由訊息的連結串列,存放在核心中並由訊息佇列識別符號標識。訊息佇列克服了訊號傳遞資訊少、管道只能承載無格式位元組流以及緩衝區大小受限等缺點。
  • 共享記憶體(Shared Memory )
    :共享記憶體就是對映一段能被其他程序所訪問的記憶體,這段共享記憶體由一個程序建立,但多個程序都可以訪問。共享記憶體是最快的 IPC 方式,它是針對其他程序間通訊方式執行效率低而專門設計的。它往往與其他通訊機制,如訊號量,配合使用,來實現程序間的同步和通訊。
  • 套接字(Socket): 套解口也是一種程序間通訊機制,與其他通訊機制不同的是,它可用於不同主機間的程序通訊。

Linux系統中的執行緒間通訊方式主要以下幾種:

鎖機制:包括互斥鎖、條件變數、讀寫鎖

   互斥鎖提供了以排他方式防止資料結構被併發修改的方法。

   讀寫鎖允許多個執行緒同時讀共享資料,而對寫操作是互斥的。

   條件變數可以以原子的方式阻塞程序,直到某個特定條件為真為止。對條件的測試是在互斥鎖的保護下進行的。條件變數始終與互斥鎖一起使用。

訊號量機制(Semaphore):包括無名執行緒訊號量和命名執行緒訊號量

訊號機制(Signal):類似程序間的訊號處理

執行緒間的通訊目的主要是用於執行緒同步,所以執行緒沒有像程序通訊中的用於資料交換的通訊機制。