Linux-Methoden und -Techniken zur prozessübergreifenden Kommunikation: Wie Prozesse miteinander kommunizieren und zusammenarbeiten können

Interprozesskommunikation bezieht sich auf die Übertragung und gemeinsame Nutzung von Daten zwischen verschiedenen Prozessen im Linux-System, um Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen Prozessen zu erreichen. Der Zweck der Kommunikation zwischen Prozessen besteht darin, die Parallelität und Effizienz des Systems zu verbessern, um einige komplexe Aufgaben und Funktionen auszuführen. Es gibt viele Methoden der prozessübergreifenden Kommunikation, wie z. B. Pipes, Nachrichtenwarteschlangen, Signale, gemeinsam genutzten Speicher, Semaphoren, Sockets usw. Jede davon hat ihre eigenen Eigenschaften, Vor- und Nachteile und ist für unterschiedliche Szenarien und Anforderungen geeignet. Aber verstehen Sie wirklich, wie die Linux-Interprozesskommunikation funktioniert? Wissen Sie, wie Sie unter Linux die geeignete prozessübergreifende Kommunikationsmethode verwenden und auswählen? Wissen Sie, wie Sie die Kommunikation zwischen Prozessen unter Linux optimieren und effektiver gestalten können? In diesem Artikel werden Ihnen die relevanten Kenntnisse der Linux-Interprozesskommunikation im Detail vorgestellt, damit Sie diese leistungsstarke Kernelfunktion unter Linux besser nutzen und verstehen können.

Das Konzept des Prozesses

Prozess ist das Konzept des Betriebssystems. Immer wenn wir ein Programm ausführen, wird ein Prozess für das Betriebssystem erstellt. Ein Prozess kann als Ausführung eines Programms betrachtet werden.

Konzept der Prozesskommunikation

Prozessbenutzerbereiche sind unabhängig voneinander und können im Allgemeinen nicht aufeinander zugreifen. In vielen Fällen müssen Prozesse jedoch miteinander kommunizieren, um eine bestimmte Funktion des Systems auszuführen. Prozesse koordinieren ihr Verhalten, indem sie mit dem Kernel und anderen Prozessen kommunizieren.

Anwendungsszenarien der Prozesskommunikation

Datenübertragung: Ein Prozess muss seine Daten an einen anderen Prozess senden, und die gesendete Datenmenge reicht von einem Byte bis zu mehreren Megabyte.

Gemeinsame Daten: Mehrere Prozesse möchten gemeinsam genutzte Daten bearbeiten. Wenn ein Prozess die gemeinsam genutzten Daten ändert, sollten andere Prozesse dies sofort sehen.

Benachrichtigungsereignis: Ein Prozess muss eine Nachricht an einen anderen Prozess oder eine Gruppe von Prozessen senden, um ihn (sie) darüber zu informieren, dass ein bestimmtes Ereignis aufgetreten ist (z. B. den übergeordneten Prozess zu benachrichtigen, wenn der Prozess beendet wird).

Ressourcenfreigabe: Teilen Sie dieselben Ressourcen zwischen mehreren Prozessen. Dazu muss der Kernel Sperr- und Synchronisierungsmechanismen bereitstellen.

Prozesskontrolle: Einige Prozesse möchten die Ausführung eines anderen Prozesses vollständig steuern (z. B. Debug-Prozess). Zu diesem Zeitpunkt hofft der Steuerungsprozess, alle Traps und Ausnahmen eines anderen Prozesses abzufangen und dessen Statusänderungen rechtzeitig zu erkennen.

Methode der Prozesskommunikation

1. Pipeline

Pipes werden in benannte Pipes und unbenannte Pipes unterteilt

Die unbenannte Pipe ist eine Halbduplex-Kommunikationsmethode und kann nur zwischen Prozessen verwendet werden, die eine Affinität aufweisen. Die Affinität eines Prozesses bezieht sich im Allgemeinen auf die Eltern-Kind-Beziehung. Ignorance-Pipes werden im Allgemeinen für die Kommunikation zwischen zwei verschiedenen Prozessen verwendet. Wenn ein Prozess eine Pipe erstellt und fork aufruft, um einen eigenen untergeordneten Prozess zu erstellen, schließt der übergeordnete Prozess das Lese-Pipe-Ende und der untergeordnete Prozess das Schreib-Pipe-Ende. Dies bietet eine Möglichkeit für den Datenfluss zwischen den beiden Prozessen.

Die berühmte Pipe ist ebenfalls eine Halbduplex-Kommunikationsmethode, ermöglicht jedoch die Kommunikation zwischen unabhängigen Prozessen.

2.Semaphore

Ein Semaphor ist ein Zähler, mit dem der Zugriff mehrerer Threads auf gemeinsam genutzte Ressourcen gesteuert werden kann. Er wird nicht zum Austausch großer Datenmengen verwendet, sondern zur Synchronisierung zwischen mehreren Threads. Er wird häufig als Sperrmechanismus zur Verhinderung verwendet Wenn ein Prozess auf eine Ressource zugreift, greifen auch andere Prozesse auf die Ressource zu. Daher wird er hauptsächlich als Mittel zur Synchronisierung zwischen Prozessen und zwischen verschiedenen Threads innerhalb desselben Prozesses verwendet.

Linux bietet eine Reihe gut gestalteter Semaphorschnittstellen zum Betreiben von Signalen. Diese Funktionen werden im Folgenden vorgestellt. Bitte beachten Sie, dass diese Funktionen zum Betreiben von Signalgruppen verwendet werden. Sie werden in der Header-Datei sys/sem.h deklariert.

Semget-Funktion

Seine Funktion besteht darin, ein neues Semaphor zu erstellen oder ein vorhandenes Semaphor zu erhalten

Semop-Funktion

Seine Funktion besteht darin, den Wert des Semaphors zu ändern

semctl-Funktion

Diese Funktion wird verwendet, um Semaphorinformationen direkt zu steuern

3. Signal

Signal ist eine relativ komplexe Kommunikationsmethode, mit der der Empfangsprozess darüber informiert wird, dass ein Ereignis aufgetreten ist

4. Nachrichtenwarteschlange

Die Nachrichtenwarteschlange ist eine verknüpfte Liste von Nachrichten, die im Kernel gespeichert und durch die Nachrichtenwarteschlangen-ID identifiziert wird. Die Nachrichtenwarteschlange überwindet die Merkmale weniger Signalübertragungsinformationen, die Pipeline kann nur unformatierte Byteströme übertragen und ist begrenzt Die Nachrichtenwarteschlange ist ein Mechanismus zum Teilen von Ressourcen zwischen verschiedenen Prozessen unter UNIX, der es verschiedenen Prozessen ermöglicht, formatierte Datenströme in Form von Nachrichtenwarteschlangen zu senden Durch die Verwendung von Nachrichtentypen können Prozesse Informationen in beliebiger Reihenfolge lesen oder Nachrichten priorisieren

5. Geteiltes Gedächtnis

Freigegebener Speicher dient dazu, einen Speicherabschnitt abzubilden, auf den andere Prozesse zugreifen können. Dieser gemeinsam genutzte Speicher wird von einem Prozess erstellt, kann aber von mehreren Prozessen aufgerufen werden ist auf andere Prozesse ausgerichtet. Die Kommunikation zwischen Prozessen ist speziell für eine geringe Betriebseffizienz konzipiert. Sie wird häufig in Verbindung mit anderen Kommunikationsmechanismen wie Semaphoren verwendet, um eine Synchronisierung und Kommunikation zwischen Prozessen zu erreichen

6. Sockel

Socket, d. h. Socket ist ein Kommunikationsmechanismus. Mit diesem Mechanismus kann die Entwicklung eines Client/Server-Systems (d. h. des Prozesses zur Kommunikation) auf einer lokalen Einzelmaschine oder über ein Netzwerk durchgeführt werden. Das heißt, es ermöglicht die Kommunikation von Prozessen auf Computern, die sich nicht auf demselben Computer befinden, aber über ein Netzwerk verbunden sind. Aus diesem Grund unterscheiden Sockets deutlich zwischen Clients und Servern.

Die Eigenschaften eines Sockets werden durch 3 Attribute bestimmt: Domäne, Typ und Protokoll.

Durch diesen Artikel sollten Sie ein umfassendes Verständnis der prozessübergreifenden Kommunikationsmethoden von Linux haben und deren Definition, Prinzipien, Verwendung sowie Vor- und Nachteile kennen. Sie sollten auch den Zweck und die Auswirkungen der Kommunikation zwischen Prozessen verstehen und wissen, wie Sie Methoden zur Kommunikation zwischen Prozessen unter Linux richtig verwenden und auswählen. Wir empfehlen Ihnen, die Kommunikation zwischen Prozessen zu verwenden, um die Parallelität und Effizienz des Systems zu verbessern, wenn Sie ein Linux-System verwenden. Gleichzeitig erinnern wir Sie auch daran, bei der Verwendung der prozessübergreifenden Kommunikation auf einige potenzielle Probleme und Herausforderungen zu achten, wie z. B. Synchronisierung, Sicherheit, Leistung usw. Ich hoffe, dieser Artikel kann Ihnen dabei helfen, das Linux-System besser zu nutzen und die Vorteile und den Komfort der prozessübergreifenden Kommunikation unter Linux zu genießen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonLinux-Methoden und -Techniken zur prozessübergreifenden Kommunikation: Wie Prozesse miteinander kommunizieren und zusammenarbeiten können. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!