對(duì)話UNIX：通過共享內(nèi)存進(jìn)行進(jìn)程間通信.doc

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1、對(duì)話UNIX：通過共享內(nèi)存進(jìn)行進(jìn)程間通信從表面上看，UNIX?應(yīng)用程序單獨(dú)控制底層主機(jī)。它隨時(shí)可以訪問處理器，它的內(nèi)存是神圣不可侵犯的，連接它的設(shè)備只為它服務(wù)。但是表面現(xiàn)象會(huì)騙人，這樣有如君主一般的絕對(duì)地位只是幻想而已。UNIX系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行大量應(yīng)用程序，有限的物理資源要在它們之間共享。處理器能力被劃分為時(shí)間片，應(yīng)用程序映像經(jīng)常被換入和換出真實(shí)內(nèi)存，設(shè)備訪問由需求驅(qū)動(dòng)，還受到訪問權(quán)限的限制。盡管您的shell提示符不斷閃爍，但是UNIX系統(tǒng)并非只是等著您發(fā)出命令，在幕后有許多活動(dòng)正在進(jìn)行。常用縮略詞·API：應(yīng)用程序編程接口·IPv4：Internet協(xié)議第4版·IPv6：Inte

2、rnet協(xié)議第6版·POSIX：UNIX的可移植操作系統(tǒng)接口盡管涉及一些復(fù)雜的機(jī)制，但是大多數(shù)應(yīng)用程序不會(huì)注意到資源實(shí)際上是共享的，它們似乎是獨(dú)享資源。但是，可以編寫相互交互的應(yīng)用程序。例如，一個(gè)應(yīng)用程序收集或生成數(shù)據(jù)，而另一個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)監(jiān)視進(jìn)度并分析信息。另一個(gè)例子是即時(shí)交換消息的聊天系統(tǒng)，其中有兩個(gè)對(duì)等的應(yīng)用程序相互收發(fā)數(shù)據(jù)。SecureShell(ssh)也是這樣，它可以在兩個(gè)完全不同的主機(jī)之間進(jìn)行協(xié)作。在這些情況下，代碼都要連接另一段獨(dú)立的代碼以交換信息，這常常需要使用某種協(xié)議協(xié)商和控制交換過程。UNIX為實(shí)現(xiàn)這樣的進(jìn)程間通信提供了多種技術(shù)。一些技術(shù)提供同一主機(jī)上的進(jìn)程

3、間通信，其他技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)主機(jī)到主機(jī)的信息交換。另外，各種技術(shù)的速度不同，所以必須選擇最合適自己需求的技術(shù)。還必須進(jìn)行協(xié)調(diào)（實(shí)施時(shí)間控制和排他控制）。例如，如果一個(gè)應(yīng)用程序產(chǎn)生數(shù)據(jù)，另一個(gè)應(yīng)用程序消費(fèi)數(shù)據(jù)，那么當(dāng)讀完共享池時(shí)消費(fèi)者必須停下來等待生產(chǎn)者。另一方面，如果消費(fèi)者無(wú)法足夠快地讀取池，生產(chǎn)者必須慢下來或暫停。表1總結(jié)在典型的UNIX系統(tǒng)上可用的進(jìn)程間通信形式。表1.UNIX中的進(jìn)程間通信名稱說明范圍用途文件在典型的UNIX文件中讀寫數(shù)據(jù)。任意數(shù)量的進(jìn)程都可以互操作。本地共享大數(shù)據(jù)集管道使用專用的文件描述符在兩個(gè)進(jìn)程之間傳輸數(shù)據(jù)。通信只在父進(jìn)程和子進(jìn)程之間進(jìn)行。本地簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)共

4、享，比如生產(chǎn)者和消費(fèi)者命名管道通過專用的文件描述符在進(jìn)程之間交換數(shù)據(jù)。通信可以在同一主機(jī)上的任意兩個(gè)對(duì)等進(jìn)程之間進(jìn)行。本地生產(chǎn)者和消費(fèi)者或命令-控制，比如MySQL和它的命令行查詢工具信號(hào)通過中斷通知應(yīng)用程序某一情況。本地?zé)o法在信號(hào)中傳輸數(shù)據(jù)，所以信號(hào)主要用于進(jìn)程管理共享內(nèi)存通過在同一內(nèi)存段中讀寫數(shù)據(jù)共享信息。本地任何類型的協(xié)作，尤其適合需要安全性的情況FTP、ssh和ApacheWebServer套接字完成特殊的設(shè)置過程之后，使用一般的輸入/輸出操作傳輸數(shù)據(jù)。本地或遠(yuǎn)程等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)正如前面提到的，每種技術(shù)滿足不同的需求。假設(shè)多個(gè)進(jìn)程之間的協(xié)作的復(fù)雜性大體相當(dāng)，每種方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

5、如下：·通過一般的UNIX文件共享數(shù)據(jù)很簡(jiǎn)單，因?yàn)樗褂么蠹沂煜さ奈募僮鳌５?，通過文件系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)很慢，因?yàn)榇疟P輸入和輸出操作的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上內(nèi)存。另外，只通過文件讀寫數(shù)據(jù)很難協(xié)調(diào)。最后，在文件中保存敏感數(shù)據(jù)是不安全的，因?yàn)楦脩艉蛽碛刑貦?quán)的其他用戶可以訪問這些信息。對(duì)于只讀或只寫的數(shù)據(jù)，適合使用文件?！す艿篮兔艿酪埠芎?jiǎn)單。它們?cè)谶B接的兩端使用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的文件描述符—一個(gè)只執(zhí)行讀操作，另一個(gè)只執(zhí)行寫操作。但是，管道只能在父進(jìn)程和子進(jìn)程之間使用，不能在任意兩個(gè)進(jìn)程之間使用。命名管道克服了這個(gè)缺點(diǎn)，是在同一系統(tǒng)上交換數(shù)據(jù)的好方法。但是，管道和命名管道都不提供隨機(jī)訪問，因?yàn)樗鼈兌?/p>

6、作為先入先出(FIFO)設(shè)備?！ば盘?hào)無(wú)法在進(jìn)程之間傳輸數(shù)據(jù)。一般情況下，信號(hào)應(yīng)該只用于在進(jìn)程之間通知異常情況?！す蚕韮?nèi)存適合比較大的數(shù)據(jù)集，因?yàn)樗褂脙?nèi)存，支持快速的隨機(jī)訪問。共享內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)有點(diǎn)兒復(fù)雜，盡管如此，對(duì)于多個(gè)進(jìn)程之間的主機(jī)內(nèi)協(xié)作，共享內(nèi)存是不錯(cuò)的方法?！ぬ捉幼值墓δ芘c命名管道很相似，但是可以跨主機(jī)。本地套接字（也稱為UNIX套接字）只能進(jìn)行本地（同一主機(jī)上的）連接。Inet和Inet6套接字分別使用IPv4和IPv6協(xié)議，它們接受遠(yuǎn)程連接（也可以通過本地機(jī)器的Internet尋址機(jī)制接受本地連接）。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序顯然應(yīng)該選擇套接字，比如分布式處理或web瀏覽器。所需的代

7、碼比命名管道復(fù)雜一點(diǎn)兒，但是模式是固定的，在任何UNIX網(wǎng)絡(luò)編程書中都有介紹。現(xiàn)在不考慮主機(jī)間應(yīng)用程序通信，看看如何通過共享內(nèi)存在同一主機(jī)上進(jìn)行進(jìn)程間通信。回頁(yè)首共享內(nèi)存的工作方式顧名思義，共享內(nèi)存讓一段內(nèi)存可供多個(gè)進(jìn)程訪問。用特殊的系統(tǒng)調(diào)用（即對(duì)UNIX內(nèi)核的請(qǐng)求）分配和釋放內(nèi)存并設(shè)置權(quán)限；通過一般的讀寫操作讀寫內(nèi)存段中的數(shù)據(jù)。共享內(nèi)存并不是從某一進(jìn)程擁有的內(nèi)存中劃分出來的；進(jìn)程的內(nèi)存總是私有的。共享內(nèi)存是從系統(tǒng)的空閑內(nèi)存池中分配的，希望訪問它的每個(gè)進(jìn)程連接它。這個(gè)連接過程稱為