2.3进程间通信

进程间的通信方式
一个进程不可直接访问其他进程的地址空间。
以下方式的生命周期都随内核结束而结束，不手动释放就不会消失。

1. 管道：内核中申请一块固定大小的缓冲区，程序有读写的权利。
   a. 匿名管道：进程和子进程间通信
   b. 有名管道：允许无血缘关系的进程间通信
   特点：自带同步互斥机制，半双工
   缺点：只能承载无格式字节流，携带信息量少；缓冲区大小受限。

2. 消息传递：
   a. 直接通信：消息直接挂在接收进程的消息缓冲队列上
   b. 间接通信：消息先发送到中间实体上
   在内核中的一个队列，其中的元素是一个数据块，可存储不同类型的数据。
   缺点：数据块容量有上限，队列总数有上限

3. 共享内存：
   a. 基于数据结构的共享：速度慢，限制多，低级共享方式
   b. 基于存储区的共享：映射一段能被其他进程访问的内存，由一个进程创建，多个进程可访问，是最高效的进程间通信方式。往往与其他通信机制配合使用。
   特点：需要保证共享资源的同步互斥性；进程访问速度快，不需要从用户态和内核态之间频繁切换，从内存中读取即可。

4. 信号量：用一个变量表示系统中某种资源的数量。
   解决多进程竞争内存，用计数器实现针对一块内存的进程间同步互斥。
   a. 整形信号量：用整数变量作为信号量，表示系统资源的数量。不满足“让权等待”，会发生“忙等”。
   b. 记录型信号量：用记录型数据结构表示的信号量。
   wait(S) signal(S)：申请P(S--)、释放V(S++)系统资源，申请不到资源的进程进入阻塞队列等待，满足“让权等待”。

信号量实现进程互斥：

1. 分析问题，确定临界区
2. 设置同步信号量为1
3. 临界区前对信号量执行P操作
4. 临界区后对信号量执行V操作

信号量实现进程同步：

1. 分析哪里需要实现同步关系，即“一前一后”执行的两个操作。
2. 设置同步信号量S，value=0。
3. 在“前操作”之后执行V(S)
4. 在“后操作”之前执行P(S)

生产者消费者问题，同步互斥问题

1. 当消息队列为空时，消费者需要等待生产者生产
2. 消息队列满了后，生产者需要等消费者消费
   两个同步信号量实现同步关系

视频
信号量视频