UNIX IPC (Inter-Process Communication) bezieht sich auf die Mechanismen in UNIX-ähnlichen Betriebssystemen, die es den Prozessen ermöglichen, Daten miteinander zu kommunizieren und auszutauschen. Dies ist entscheidend für den Aufbau komplexer Anwendungen, in denen verschiedene Teile des Systems ihre Aktionen koordinieren müssen. Es gibt verschiedene Methoden mit ihren eigenen Stärken und Schwächen:
1. Rohre:
* Mechanismus: Ein unidirektionaler Kommunikationskanal. Daten, die an ein Ende der Pipe geschrieben wurden, werden vom anderen Ende gelesen.
* Typen: Anonyme Rohre (erstellt von `pipe ()` System -Aufruf, bestehen nur zwischen übergeordneten und untergeordneten Prozessen) und benannten Pipes (FIFOS, erstellt mit `mkfifo ()`, die die Kommunikation zwischen nicht verwandten Prozessen ermöglichen).
* Profis: Einfach zu bedienen, effizient für Streaming -Daten.
* Nachteile: Unidirektional (es sei denn, Sie verwenden zwei Rohre für die bidirektionale Kommunikation), begrenzte Pufferung, Prozesse müssen verwandt sein (für anonyme Rohre).
2. FIFOS (Namen Pipes):
* Mechanismus: Ähnlich wie bei Rohren, aber sie werden Dateien im Dateisystem genannt. Dies ermöglicht die Kommunikation zwischen nicht verwandten Prozessen. Ein Prozess öffnet das FIFO zum Lesen oder Schreiben.
* Profis: Ermöglicht die Kommunikation zwischen nicht verwandten Prozessen.
* Nachteile: Noch unidirektional (es sei denn, Sie verwalten zwei FIFOs für eine Zwei-Wege-Kommunikation), möglicherweise weniger effizient als der gemeinsame Speicher für große Datenübertragungen.
3. Nachrichtenwarteschlangen:
* Mechanismus: Eine Einrichtung zum Senden und Empfangen von Nachrichten zwischen den Prozessen. Nachrichten werden bis zum Abholen in einer Warteschlange gespeichert. Ein Prozess sendet eine Nachricht an eine Warteschlange, und ein anderer Prozess ruft sie ab.
* Profis: Bietet eine zuverlässige Nachrichtenzustellung und kann mehrere Prozesse senden und empfangen. Nachrichten können unterschiedliche Größen und Typen haben.
* Nachteile: Erfordert Systemaufrufe für das Senden und Empfangen von Nachrichten, fügt etwas mehr Overhead als Rohre hinzu.
4. Gemeinsamer Speicher:
* Mechanismus: Prozesse teilen sich einen Speicherbereich direkt. Dies bietet die schnellste Kommunikationsmethode.
* Profis: Extrem schnelle Datenübertragung. Es ist kein Kopieren von Daten erforderlich.
* Nachteile: Erfordert eine sorgfältige Synchronisation, um Rassenbedingungen und Datenverschädigungen zu vermeiden. Synchronisationsmechanismen (wie Semaphoren oder Mutexes) sind erforderlich.
5. Semaphoren:
* Mechanismus: Synchronisation Primitive verwendet, um den Zugriff auf gemeinsam genutzte Ressourcen zu steuern. Sie übertragen Daten nicht direkt, sondern koordinieren den Zugriff auf gemeinsam genutzten Speicher oder andere Ressourcen.
* Profis: Wesentlich für die Verhinderung von Rassenbedingungen und die Gewährleistung der Datenintegrität in Multi-Process-Programmen.
* Nachteile: Nicht für die Datenübertragung; Nur zur Synchronisation.
6. Sockets:
* Mechanismus: Wird für die Kommunikation mit Inter-Process über ein Netzwerk (sowie lokale Kommunikation) verwendet. Sockeln bieten einen viel allgemeineren Mechanismus als die anderen IPC -Methoden. Sie basieren auf dem Client-Server-Modell.
* Profis: Extrem vielseitig; kann zwischen Prozessen auf verschiedenen Maschinen kommunizieren.
* Nachteile: Komplexer zu verwenden als andere IPC -Methoden; Fügt mehr Overhead hinzu.
die richtige Methode auswählen:
Die beste IPC -Methode hängt von den Anforderungen der Anwendung ab. Betrachten Sie Faktoren wie:
* Geschwindigkeit: Der gemeinsame Speicher ist am schnellsten, gefolgt von Rohren, Nachrichtenwarteschlangen und Sockets.
* Komplexität: Die Pipes sind am einfachsten, gefolgt von Nachrichtenwarteschlangen, gemeinsamem Speicher (synchronisiert) und Sockets.
* Datengröße und Typ: Rohre und gemeinsamer Speicher eignen sich am besten für große, kontinuierliche Datenströme. Nachrichtenwarteschlangen eignen sich gut für kleinere, diskrete Nachrichten.
* nicht verwandte Prozesse: Für die Kommunikation zwischen nicht verwandten Prozessen sind benannte Pipes und Nachrichtenwarteschlangen erforderlich.
* Netzwerkkommunikation: Für die Kommunikation in einem Netzwerk sind Sockel erforderlich.
Das Verständnis von UNIX IPC ist für den Aufbau robuster und effizienter Multi-Process-Anwendungen von entscheidender Bedeutung. Die Auswahl des richtigen Mechanismus ist der Schlüssel zur Optimierung der Leistung und der Verwaltung der Komplexität der gleichzeitigen Programmierung.
