一个故事看懂进程间通信技术
- 2021 年 7 月 30 日
- 笔记
月黑风高夜，突然听得咣当一声，Web服务器的目录下冒出了两个文件，弄出了不小的声响。这两个家伙一胖一瘦，鬼鬼祟祟，潜入这台计算机，不知要搞什么名堂。
“二弟，一会儿咱们按照计划好的运行起来，分头行事，你等我信号，拿到数据后赶紧撤”，胖子对瘦子说到。
“老大，这地方我不熟悉，我怎么等你信号？咱们得想个联系方式，一会儿通信使用”，瘦子说到。
“这个不用担心，主人都交代好了”，胖子一边说，一边从背后拿出一本 《Linux进程间通信手册》 翻了起来。
信号
翻开手册的第一页，上面写着：信号——Signal，两个家伙开始认真研究起来。
片刻之后，胖子程序说道：“唉，这个不行，往后翻吧！”
瘦子程序不解，问道：“咋就不行啦？”
“你看这里，手册上说了，信号是Linux上的一种软中断通信机制，可以向指定进程发送通知，总共有64种信号，不过这个信号只能作为通知使用，没办法传输数据”
“没法传输数据？那这玩意有什么用？”
“还是有用啊，可以通知某个进程发生了什么事件，比如kill命令就是利用这个信号来告知进程退出从而实现杀进程的效果的”
“原来如此”，瘦子程序若有所思的点了点头，此时胖子已经翻到了手册的第二页。
socket
“你看，手册上写了，可以用socket”，胖子说到。
“socket？那不是网络通信使用的吗？”，瘦子有些疑惑。
“是啊，不过咱们一样可以用来在本地计算机通信，把连接的IP地址换成127.0.0.1就行了”
“感觉有点太招摇了，咱们计算机内部进程通信，数据还要经过网卡，很容易被发现的！”
“不会不会，手册上说了，127.0.0.1是本地回环地址，数据在协议栈就进行转发了，根本不会到达网卡”
“那抓包能抓到咱们通信吗？”
“嗯，让我看看···手册上说，可以在虚拟的回环网卡lo上抓到数据”
“还是算了吧，咱干这事得悄悄进行，不能留下痕迹，你再看看还有没有别的招”
听瘦子这么一说，胖子倒也觉得有理，便在手册上继续翻了起来。
匿名管道
“哎，有了有了，这个叫匿名管道的，听起来就比较隐秘，应该不会被发现。”
瘦子接过手册，看了起来。
这俩盯着手册上的两个图研究了半天，总算弄明白了，所谓匿名管道不过是内核中的一段缓冲区，提供了读写两个口子，通过fork创建子进程后，子进程继承了父进程的管道信息，两边只要约定好，一个读，一个写，就能实现通信了。
“老大，这匿名管道是单向的，咱们要通信，得整两根管道才行，一个你写我读，一个我写你读”
“看起来挺靠谱，就这么干！”，二人达成了一致。
胖子程序率先运行起来，随后创建了两个管道，一个用来发送消息，一个用来接收消息。接着执行fork，将瘦子程序也运行了起来。
时间过的很快，转眼已是深夜，随着计算机被关掉，两个家伙的进程也都退出了。
半夜无人之际，硬盘中这两个家伙开始吵起来了。
“你是怎么回事？我给你发消息怎么也不回，害得我一连发了一堆消息，最后把管道塞满了，我都阻塞了！”，胖子程序气愤地说道。
“嗨！别提了，主人给我写的程序有bug，今天运行的时候不小心崩溃了，等我再次起来时，发现管道不见了，什么情况啊？”，瘦子程序说完叹了一口气。
“那肯定不行，这匿名管道需要有亲缘关系的进程继承后才能通信，你用别的方式运行起来，肯定看不到我创建的管道啊！”
“这匿名管道用起来太麻烦了，看看还有没有别的通信方式？”
胖子程序又掏出了手册，翻了起来。
消息队列
“有了有了，这里还写了两种方式：命名管道、消息队列”，胖子程序说到。
“命名管道？跟匿名管道有什么区别吗？”
“命名管道有名字，有了名字就不限有亲缘关系的进程才能通信了，只要使用这个名字，都能打开管道通信，这下你就算挂了重启也能跟我联系上了”
“那消息队列又是什么东西？”
“额，让我看一下”
“给我也看看”，瘦子程序凑了上去，一起看了起来。
过了一会儿，瘦子程序说道：“我看明白了，这消息队列是内核中的一个消息链表，按照消息块组织，比那管道全是二进制数据流堆积在一起好用多了”
“有道理，而且这消息还可以指定类型，这样咱们俩就不用弄两个管道，一个消息队列就行了，咱们俩使用不同的消息类型，可省了不少事儿啊！”
“那咱们就用消息队列吧，别用那什么管道了”
“好，就这么干！”
两个家伙一拍即合，准备第二天再大干一场。
第二天，计算机启动后，它们又偷偷的运行了起来。
这一次用上了消息队列，联络起来方便了不少。
共享内存
不知过了多久，那瘦子进程总算来信儿了，胖子从消息队列中取出一看，只见上面写着：
“老大，我拿到了数据了，需要你来处理一下，不过这数据体量有点大，用管道和消息队列传输效率都太低了，有无办法快速把数据传送给你，盼速回。”
胖子进程心里一阵欢喜，数据拿到了，总算可以回去交差了。不过怎么样快速把数据传送过来呢，心里又犯起了嘀咕。
此时，胖子进程又一次拿出手册，翻到了最后一页，发现了一个叫“共享内存”的东西，仿佛像抓住了救命稻草一般，仔细研究了起来。
片刻之后，胖子的脸上露出了笑容，随后写下了一条消息给瘦子进程发送了过去。
却说这瘦子进程正在焦急等待消息中，收到老大的回信后，赶紧取出来看：
二弟，主人的手册中提到，可以使用共享内存进行进程间通信。
我准备了几个内存页面，你将它们映射到你的进程地址空间中，咱们就能共享这一片内存，你写的数据我能立即看到，我写的你也能立即看到，虽然咱们各自读写的地址不同，但实际上是访问的同一片物理内存页面，比管道和消息队列效率高多了！
不过为了防止咱们一起读写发生冲突，需要配合信号量一起使用，用它来实现进程间同步。
具体的使用方法如下：
······
······
盼速回！
瘦子进程看完，心中大喜！赶紧通过消息队列发了一封回信。
随后，通过老大交代的方法开始操作起来，打开共享、映射挂载一气呵成。再接着，将数据一股脑儿写到了共享的内存页面中。
大功告成之后，便退出了进程，按照计划准备撤退，却不见了胖子的踪迹，既无进程也无文件。
“这家伙难道抛下我一个人跑了？”
正想着，突然“嗡”的一声，瘦子的程序文件也没了。
却看那文件目录之下，只留了一卷《Linux进程间通信手册》···
