进程间通讯:共享内存和消息队列简述

操作系统内的并发执行进程可以是独立的也可以是协作的:

  • 如果一个进程不能影响其他进程或受其他进程影响,那么该进程是独立的,换句话说,不与任何其他进程共享数据的进程是独立的;
  • 如果一个进程能影响其他进程或受其他进程所影响,那么该进程是协作的。换句话说,与其他进程共享数据的进程为协作进程。

协作进程需要有一种进程间通信机制(简称 IPC),以允许进程相互交换数据与信息。进程间通信有两种基本模型:共享内存和消息传递(消息队列):

  • 共享内存模型会建立起一块供协作进程共享的内存区域,进程通过向此共享区域读出或写入数据来交换信息。
  • 消息传递模型通过在协作进程间交换消息来实现通信。

共享内存:

       采用共享内存的进程间通信,需要通信进程建立共享内存区域。通常,共享内存区域驻留在创建共享内存段的进程地址空间内。其他希望使用这个共享内存段进行通信的进程应将其附加到自己的地址空间。
       回忆一下,通常操作系统试图阻止一个进程访问另一进程的内存。共享内存需要两个或更多的进程同意取消这一限制,这样它们通过在共享区域内读出或写入来交换信息。数据的类型或位置取决于这些进程,而不是受控于操作系统。另外,进程负责确保它们不向同一位置同时写入数据。共享内存之间存在消息同步的问题,通常采用信号量在软件层次上对中断机制进行模拟,是一种异步通信方式。利用信号也可以实现共享内存的同步。

消息队列:

       消息传递提供一种机制,以便允许进程不必通过共享地址空间来实现通信和同步。对分布式环境(通信进程可能位于通过网络连接的不同计算机),这特别有用。

两者对比如下:

                          

       上述两种模型在操作系统中都常见,而且许多系统也实现了这两种模型。消息传递对于交换较少数量的数据很有用,因为无需避免冲突。对于分布式系统,消息传递也比共享内存更易实现。共享内存可以快于消息传递,这是因为消息传递的实现经常采用系统调用,因此需要消耗更多时间以便内核介入。与此相反,共享内存系统仅在建立共享内存区域时需要系统调用;一旦建立共享内存,所有访问都可作为常规内存访问,无需借助内核。
 

参考:

linux实现共享内存同步的四种方法

进程间通信(IPC):共享内存和消息队列原理详解

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