linux进程间通信(消息队列、信号量、共享内存等)汇编
linux中ipc机制
linux中ipc机制
Linux IPC（Inter-Process Communication）机制
1、什么是IPC
Inter-Process Communication，即进程间通信，是操作系统中提供的一种机制，它允许多个进程在没有同时运行的情况下，能够进行通信、协作和共享数据。
Linux提供了五种IPC机制：信号量、管道、消息队列、共享内存、Socket。
2、信号量
信号量是用于同步的一种技术，它主要用于解决两个以上进程同时访问同一资源的问题，即资源竞争问题。
信号量是一个计数锁，可以用它来保护共享资源，它可以阻止多个进程同时进入临界区，以保护临界资源。
3、管道（pipe）
管道的创建是由内核完成的，管道是一种半双工的通信方式，它具有一端数据输入，另一端负责数据输出。
管道只能用于具有公共祖先的两个进程之间的通信。
4、消息队列
消息队列是一种异步的IPC机制，它允许多个进程之间在内核中传递消息。
消息队列在缓存中存储消息，如果消息队列满了，则写入消息失败，如果消息队列空了，则读取消息失败。
5、共享内存
共享内存是一种实时的IPC机制，它比消息队列的通信速度快得
多，因为它不需要内核处理。
共享内存可用于多个进程之间的共享数据，这样多个进程可以访问该共享内存区域的数据，从而减少数据传输时间。
6、 Socket
Socket是一种进程间通信技术，它允许两个或多个进程之间通过网络进行通信。
Socket也可以用作本地进程间的通信，它在多个不同的操作系统中可以使用，甚至可以在不同操作系统之间通信。
进程通信的几种方法
进程通信的几种方法进程通信是指在操作系统中，不同的进程之间进行数据交换和信息传递的过程。
在现代操作系统中，进程通信是非常重要的，因为多个进程之间的协作可以提高系统的性能和效率。
本文将介绍几种常见的进程通信方法。
1.管道通信管道通信是一种单向、半双工的通信方式，通过创建一个管道，将一个进程的输出连接到另一个进程的输入，从而实现数据的传输。
管道通信一般用于具有父子关系的进程之间或者具有共同祖先的进程之间。
2.消息队列通信消息队列通信是一种通过操作系统内核来传递消息的机制。
进程可以将消息发送到消息队列，其他进程则可以从消息队列中接收消息。
消息队列通信具有高效、可靠、灵活等特点，常用于进程之间传递数据量较大的情况。
3.共享内存通信共享内存通信是一种进程间共享内存区域的方式。
多个进程可以访问同一块内存区域，从而实现数据的共享。
共享内存通信的优点是速度快，因为进程之间不需要进行数据的复制，但是需要进程之间进行同步和互斥操作，以避免数据的冲突。
4.信号量通信信号量通信是一种通过操作系统提供的信号量机制来实现进程间同步和互斥的方式。
进程可以通过信号量来进行互斥操作，以确保共享资源的安全访问。
信号量通信常用于进程之间共享资源的管理和同步。
5.套接字通信套接字通信是一种通过网络进行进程通信的方式，常用于不同主机之间的进程通信。
套接字通信可以通过TCP或UDP协议来实现，具有跨平台、可靠性高等特点。
总结起来，进程通信是操作系统中非常重要的一部分，不同的进程之间可以通过各种方式进行数据的交换和信息的传递。
管道通信、消息队列通信、共享内存通信、信号量通信和套接字通信是常见的几种进程通信方法。
不同的通信方法适用于不同的场景，开发人员需要根据具体需求选择合适的通信方式。
进程通信的正确使用可以提高系统的性能和效率，确保系统的稳定运行。
消息队列和共享内存的进程通信机制
消息队列和共享内存的进程通信机制
进程间通信是操作系统中非常重要的一部分，因为不同的进程可能需要相互交流信息，共同完成某项任务。
在进程间通信的机制中，消息队列和共享内存是两种常见的方式。
消息队列是一种进程间通信的方式，它是一种先进先出的数据结构，可以用来存储不同进程之间传递的消息。
消息队列有一个消息缓冲区，不同的进程可以向缓冲区中发送消息，并从中接收消息。
发送消息时需要指定消息类型，接收消息时可以选择接收指定类型的消息或者接收所有类型的消息。
共享内存是另一种进程间通信的方式，它是一种可以被多个进程访问的内存区域。
多个进程可以在共享内存中读取和写入数据，这样就可以实现进程间的数据共享和交流。
共享内存的使用需要注意进程同步和互斥的问题，否则可能会导致数据不一致或者错误。
消息队列和共享内存都是进程间通信的有效方式，但是它们各自有自己的优点和缺点。
消息队列适用于进程之间需要传递一些简单的消息，而共享内存适用于需要共享一些复杂的数据结构和大量数据的情况。
选择合适的通信机制可以提高程序的效率和可靠性。
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详解linux进程间通信-消息队列
详解linux进程间通信-消息队列前⾔：前⾯讨论了信号、管道的进程间通信⽅式，接下来将讨论消息队列。
⼀、系统V IPC 三种系统V IPC：消息队列、信号量以及共享内存（共享存储器）之间有很多相似之处。
每个内核中的 I P C结构（消息队列、信号量或共享存储段）都⽤⼀个⾮负整数的标识符( i d e n t i f i e r )加以引⽤。
⽆论何时创建I P C结构（调⽤m s g g e t、 s e m g e t或s h m g e t） ,都应指定⼀个关键字（k e y），关键字的数据类型由系统规定为 k e y _ t，通常在头⽂件< s y s / t y p e s . h >中被规定为长整型。
关键字由内核变换成标识符。
以上简单介绍了IPC，对接下来介绍的消息队列、信号量和共享内存有助于理解。
⼆、消息队列 1、简介 消息队列是消息的链接表 ,存放在内核中并由消息队列标识符标识。
我们将称消息队列为“队列”，其标识符为“队列 I D”。
m s g g e t⽤于创建⼀个新队列或打开⼀个现存的队列。
m s g s n d⽤于将新消息添加到队列尾端。
每个消息包含⼀个正长整型类型字段，⼀个⾮负长度以及实际数据字节（对应于长度），所有这些都在将消息添加到队列时，传送给 m s g s n d。
m s g r c v⽤于从队列中取消息。
我们并不⼀定要以先进先出次序取消息，也可以按消息的类型字段取消息。
2、函数介绍ftok函数#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);//“/home/linux” , 'a'功能：⽣成⼀个key(键值)msgget函数#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>int msgget(key_t key, int msgflg);功能：创建或取得⼀个消息队列对象返回：消息队列对象的id 同⼀个key得到同⼀个对象格式：msgget(key,flag|mode);flag:可以是0或者IPC_CREAT(不存在就创建)mode:同⽂件权限⼀样msgsnd函数int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);功能：将msgp消息写⼊标识为msgid的消息队列msgp：struct msgbuf {long mtype; /* message type, must be > 0 */消息的类型必须>0char mtext[1]; /* message data */长度随意};msgsz：要发送的消息的⼤⼩不包括消息的类型占⽤的4个字节msgflg：如果是0 当消息队列为满 msgsnd会阻塞如果是IPC_NOWAIT 当消息队列为满时不阻塞⽴即返回返回值：成功返回id 失败返回-1msgrcv函数ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,int msgflg);功能：从标识符为msgid的消息队列⾥接收⼀个指定类型的消息并存储于msgp中读取后把消息从消息队列中删除msgtyp：为 0 表⽰⽆论什么类型都可以接收msgp：存放消息的结构体msgsz：要接收的消息的⼤⼩不包含消息类型占⽤的4字节msgflg：如果是0 标识如果没有指定类型的消息就⼀直等待如果是IPC_NOWAIT 则表⽰不等待msgctl函数int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);msgctl(msgid,IPC_RMID，NULL);//删除消息队列对象 程序2-2将简单演⽰消息队列： --- snd.c ---#include "my.h"typedef struct{long type;char name[20];int age;}Msg;int main(){key_t key = ftok("/home/liudw",'6');printf("key:%x\n",key);int msgid = msgget(key,IPC_CREAT|O_WRONLY|0777);if(msgid<0){perror("msgget error!");exit(-1);}Msg m;puts("please input your type name age:");scanf("%ld%s%d",&m.type,,&m.age);msgsnd(msgid,&m,sizeof(m)-sizeof(m.type),0);return0;} --- rcv.c ---#include "my.h"typedef struct{long type;char name[20];int age;}Msg;int main(){key_t key = ftok("/home/liudw",'6');printf("key:%x\n",key);int msgid = msgget(key,O_RDONLY);if(msgid<0){perror("msgget error!");exit(-1);}Msg rcv;long type;puts("please input type you want!");scanf("%ld",&type);msgrcv(msgid,&rcv,sizeof(rcv)-sizeof(type),type,0);printf("rcv--name:%s age:%d\n",,rcv.age);msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL);return0;} 运⾏演⽰： 三、详解ftok函数 ftok根据路径名，提取⽂件信息，再根据这些⽂件信息及project ID合成key，该路径可以随便设置。
linux进程间通讯的几种方式的特点和优缺点
linux进程间通讯的几种方式的特点和优缺点Linux进程间通讯的方式有多种，其优缺点也不尽相同，接受者依赖发送者之时间特性可承载其优端。
下面就讨论几种典型的方式：1、管道（Pipe）：是比较传统的方式，管道允许信息在不同进程之间传送，由一端输入，另一端输出，提供全双工式劝劝信息传送，除此之外，伺服端也可以将其服务转换为管道，例如说Web服务程序。
管道的优点：简单易懂、可靠、灵活、容易管理，可以控制发送端和接收端的信息流量。
管道的缺点：线程之间的信息量不能太大，也只能在本机上使用，不能通过网络发送信息。
2、消息队列（Message queue）：消息队列主要应用在大型网络中，支持多种消息队列协议，广泛用于在远程机器上的进程间的交互、管理进程间的数据和同步问题。
消息队列的优点：主要优点是这种方式可以将消息发送给接收端，然后接收端可以从距离发送端远的地方网络上接收消息，通过消息队列可以较好的管理和控制进程间的数据流量和同步问题。
消息队列的缺点：缺点是消息队里的管理复杂，并且有一定的延迟，而且它使用时应避免共享内存，对于多处理器和跨网络环境， TCP 传输数据时也比不上消息队列的传输效率高。
3、共享内存（Share Memory）：是最高效的进程间通信方式，也是最常用的，它使进程在通信时共享一个存储地址，双方都可以以该存储地址作为参数进行读写操作。
共享内存的优点：实现高性能，数据同步操作快、数据可以高速传输，可以解决多处理器以及跨网络环境的通信。
共享内存的缺点：由于进程间直接使用物理内存，没有任何保护，所需要使用较复杂的同步机制来完成数据的可靠传输。
总的来说，每种进程通讯方式都有各自的优缺点，不同的系统需求也许需要多种方案的相互配合才能有效的处理系统间通信的问题。
系统设计者应根据具体系统需求，选择合适的进程通信方式来实现更好的进程间通信。
八种实现进程通信的方法
⼋种实现进程通信的⽅法进程通信：每个进程各⾃有不同的⽤户地址空间,任何⼀个进程的全局变量在另⼀个进程中都看不到，所以进程之间要交换数据必须通过内核,在内核中开辟⼀块缓冲区,进程A把数据从⽤户空间拷到内核缓冲区,进程B再从内核缓冲区把数据读⾛,内核提供的这种机制称为进程间通信。
1 匿名管道通信匿名管道( pipe )：管道是⼀种半双⼯的通信⽅式，数据只能单向流动，⽽且只能在具有亲缘关系的进程间使⽤。
进程的亲缘关系通常是指⽗⼦进程关系。
通过匿名管道实现进程间通信的步骤如下：⽗进程创建管道，得到两个⽂件描述符指向管道的两端⽗进程fork出⼦进程，⼦进程也有两个⽂件描述符指向同⼀管道。
⽗进程关闭fd[0],⼦进程关闭fd[1]，即⽗进程关闭管道读端,⼦进程关闭管道写端（因为管道只⽀持单向通信）。
⽗进程可以往管道⾥写,⼦进程可以从管道⾥读,管道是⽤环形队列实现的,数据从写端流⼊从读端流出,这样就实现了进程间通信。
详细可参考⽂章：2 ⾼级管道通信⾼级管道(popen)：将另⼀个程序当做⼀个新的进程在当前程序进程中启动，则它算是当前程序的⼦进程，这种⽅式我们成为⾼级管道⽅式。
3 有名管道通信有名管道 (named pipe) ：有名管道也是半双⼯的通信⽅式，但是它允许⽆亲缘关系进程间的通信。
4 消息队列通信消息队列( message queue ) ：消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。
消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载⽆格式字节流以及缓冲区⼤⼩受限等缺点。
5 信号量通信信号量( semophore ) ：信号量是⼀个计数器，可以⽤来控制多个进程对共享资源的访问。
它常作为⼀种锁机制，防⽌某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。
因此，主要作为进程间以及同⼀进程内不同线程之间的同步⼿段。
6 信号信号 ( sinal ) ：信号是⼀种⽐较复杂的通信⽅式，⽤于通知接收进程某个事件已经发⽣。
简述linux中进程间各种通信方式特点
简述linux中进程间各种通信方式特点Linux中进程间通信方式有多种，包括管道，命名管道，消息队列，信号量，共享内存和套接字。
每种通信方式都有自己的特点和适用场景。
一、管道1. 特点：- 管道是最简单的进程间通信方式之一，只能用于具有父子关系的进程间通信。
- 管道是一个单向通道，数据只能在一个方向上流动。
- 管道的容量有限，在写度满之前，读进程阻塞；在读度空之前，写进程阻塞。
2. 使用场景：- 父子进程之间需要进行简单的数据传输。
二、命名管道1. 特点：- 命名管道是一种特殊类型的文件，可以实现不相关进程的通信。
- 命名管道是半双工的，只能在一个方向上传输数据。
- 命名管道是顺序读写的，进程可以按照顺序读取其中的数据。
2. 使用场景：- 不相关的进程需要进行数据传输。
- 需要按照顺序进行传输的场景。
三、消息队列1. 特点：- 消息队列是一组消息的链表，具有特定的格式和标识符。
- 消息队列独立于发送和接收进程的生命周期，可以实现不相关进程间的通信。
- 消息队列可以根据优先级进行消息的传输。
2. 使用场景：- 需要实现进程间相对复杂的数据传输。
- 数据传输具有优先级。
四、信号量1. 特点：- 信号量是一个计数器，用于实现多个进程之间的互斥和同步。
- 信号量有一个整数值，只能通过定义的操作进行访问。
- 信号量可以用于控制临界区的访问次数。
2. 使用场景：- 多个进程需要共享公共资源。
- 需要进行互斥和同步操作。
五、共享内存1. 特点：- 共享内存是一块可以被多个进程共同访问的内存区域。
- 共享内存是最快的进程间通信方式，因为数据不需要在进程之间拷贝。
- 共享内存需要通过同步机制（如信号量）进行互斥访问。
2. 使用场景：- 需要高效地进行大量数据传输。
- 数据读写频繁，需要最小化数据拷贝的开销。
六、套接字1. 特点：- 套接字是一种网络编程中常用的进程间通信方式。
- 套接字支持不同主机上的进程进行通信。
system v进程间通信原理
system v进程间通信原理
System V进程间通信原理指的是在Unix-like操作系统中，通过System V的机制进行进程间通信的原理。
System V提供了三种主要的进程间通信方式：消息队列、信号量和共享内存。
1. 消息队列：进程通过将消息发送到消息队列中，然后其他进程可以从队列中接收这些消息。
消息队列是一种先进先出的数据结构，确保消息的有序传递。
发送和接收进程必须使用特定的标识符来访问消息队列。
2. 信号量：信号量是一个计数器，用于控制多个进程对共享资源的访问。
进程可以对信号量进行P（通过资源）和V（释放资源）操作。
当一个进程需要访问共享资源时，它先进行一次P操作，如果信号量大于0，则允许进程访问资源，然后进程对信号量进行一次V操作来释放资源。
如果信号量等于0，则进程必须等待，直到信号量大于0。
3. 共享内存：共享内存是一块被多个进程共享的内存区域。
多个进程可以将共享内存映射到它们自己的地址空间中，并可以直接访问这些共享内存。
共享内存的读取和写入速度较快，但需要确保多个进程之间对共享内存的访问是同步和互斥的，以避免数据不一致的问题。
System V进程间通信原理的核心思想是通过一系列的系统调
用来实现进程间的信息传递和资源共享，从而实现进程之间的协作和同步。
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POSIX IPC接口
Posix 消息队列 Linux
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主讲人：肖勇军
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System V IPC 接口
Linux 培训
由于历史原因, linux下的进程通信手段基本上是从Unix平台上的进程 通信手段继承而来的 . Unix发展做出重大贡献的两大主力AT&T的贝尔实验室及BSD（加州 大学伯克利分校的伯克利软件发布中心）在进程间通信方面的侧重点 有所不同
– –
#include <sys/ipc.h> key_t ftok(const char *pahtname, int id); 如果pathname不存在，或者对调用进程不可访问， ftok返回-1 不能保证两个不同的路径名与同一个id值的组合产生 不同的键。 用于产生键的pahtname不能是服务器存活期间由它 反复创建并删除的文件，否则会导致ftok多次调用返 回不同的值
Linux 的IPC
Linux 培训
Linux 培训
SystemV IPC指以下三种类型的IPC：
–
– –
SystemV消息队列 sys/msg.h SystemV信号灯 sys/sem.h SystemV共享内存区 sys/shm.h
msgget,semget,shmget
创建或打开函数
System V IPC的类型
Linux 培训
报文（Message）队列（消息队列）：消息队列 是消息的链接表，包括Posix消息队列system V 消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消 息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。 消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载 无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。 共享内存：使得多个进程可以访问同一块内存空间， 是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行 效率较低而设计的。往往与其它通信机制，如信号 量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。 信号量（semaphore）：主要作为进程间以及同 一进程不同线程之间的同步手段。
消息队列(2)
Linux 培训
消息队列消息通常要以一个long mtype放在消息开始, mtype成员代表消息类型，从消息队列中读取消息的一个 重要依据就是消息的类型
–
struct msgbuf{ long mtype; char mtext[1]; };
消息队列与管道以及有名管道相比，具有更大的灵活性
System V 创建对象时假设进行IPC通讯双方都取 了相同的key值.这样将双方关联起来 生成key的方法有三种
双方直接设置为一个相同的整数为key值 – 用IPC_PRIVA让系统自动产生一个key值， – 用ftok函数将一个路径转换为key值
–
ftok函数
Linux 培训
ftok函数把一个已存在的路径名和一个整数标识符 转换成一个key_t值，称为IPC键(IPC key)：
消息队列编程
Linux 培训
头文件
– – –
msgget打开或创建消息队列
–
#include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/msg.h>
Linux
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主讲人：肖勇军
桂电嵌入式交流群:156619189
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消息队列
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消息队列就是一个消息的链表。可以把消息看作一 个记录，具有特定的格式以及特定的优先级。对消 息队列有写权限的进程可以向中按照一定的规则添 加新消息；对消息队列有读权限的进程则可以从消 息队列中读走消息。 消息队列能够克服早期unix通信机制的一些缺点 , 如数据量小,没有实时性
贝尔实验室对Unix早期的进程间通信手段进行了系统的改进和扩充，形成 了“system V IPC”，通信进程局限在单个计算机内 . – BSD则形成了基于套接口（socket）的进程间通信机制 ,可以在跨机器进 行通信.
–
由于Unix版本的多样性，电子电气工程协会（IEEE）开发了一个独立 的Unix标准，这个新的ANSI Unix标准被称为计算机环境的可移植性 操作系统界面（POSIX）。 他也发展出一套新的IPC接口.Linux 本身 支持POSIX接口.因此也支持POSIX的IPC接口 最初Unix IPC包括：管道、FIFO、信号 , System V IPC包括： System V消息队列、System V信号灯、System V共享内存区 , Posix IPC包括： Posix消息队列、Posix信号灯、Posix共享内存区。 System V IPC通常在多个操作系统均实现,包括一般的嵌入式Linux 系统,因此本课程主要介绍system V IPC
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控制操作函数
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msgctl,semctl,shmctl
msgsnd,msgrcv,semop,shmat,shmdt
操作函数
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System V关键字
Linux 培训
每一个System V 对象(消息队列,共享内存和信号 量)创建时,需要的第一个参数是整数的Key值,
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头文件<sys/types.h>把key_t定义为一个整数
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它提供有格式字节流，有利于减少开发人员的工作量 消息具有类型，在实际应用中，可作为优先级使用。这两点是管道 以及有名管道所不能比的 消息队列可以在几个进程间复用，而不管这几个进程是否具有亲缘 关系，这一点与有名管道很相似；但消息队列是随内核持续的，与 有名管道（随进程持续）相比，生命力更强，应用空间更大。
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Linux进程间通信(下)
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主讲人：肖勇军
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System V IPC 接口简介
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System V 消息队列 System V 信号量 System V 共享内存