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揭秘Linux进程间高效通信技巧：掌握这些框架，让你的系统运行如飞

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在Linux操作系统中，进程间通信（Inter-Process Communication，IPC）是确保不同进程能够协同工作、共享资源的关键技术。高效的进程间通信对于系统性能和稳定性至关重要。本文将详细介绍几种Linux中常用的进程间通信技巧和框架，帮助你提升系统运行效率。

1. 命名管道（Named Pipes）

命名管道是一种半双工的、面向记录的、文件系统中的管道。它允许不同进程之间进行通信，就像在两个进程之间建立了一个临时文件一样。命名管道的创建和使用非常简单，适合于进程间传递数据。

创建命名管道

mkfifo /tmp/my_fifo

使用命名管道

# 父进程
echo "Hello, Child!" > /tmp/my_fifo

# 子进程
cat < /tmp/my_fifo

2. 信号（Signals）

信号是Linux系统中进程间通信的一种简单方式。当某个进程发送一个信号给另一个进程时，接收信号的进程可以选择忽略、处理或终止。

发送信号

kill -SIGINT 1234

处理信号

#include <signal.h>
#include <stdio.h>

void signal_handler(int sig) {
    printf("Received signal %d\n", sig);
}

int main() {
    signal(SIGINT, signal_handler);
    // ...
    return 0;
}

3. 消息队列（Message Queues）

消息队列允许进程以消息的形式进行通信。消息队列中的消息可以是任意格式，但通常以固定长度的缓冲区存储。

创建消息队列

msgget(IPC_PRIVATE, 0666 | IPC_CREAT)

发送消息

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    key_t key = 1234;
    int msgid = msgget(key, 0666 | IPC_CREAT);
    struct msgbuf {
        long mtype;
        char mtext[100];
    } msg;

    msg.mtype = 1;
    strcpy(msg.mtext, "Hello, Queue!");
    msgsnd(msgid, &msg, sizeof(msg.mtext), 0);

    return 0;
}

接收消息

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    key_t key = 1234;
    int msgid = msgget(key, 0666);
    struct msgbuf {
        long mtype;
        char mtext[100];
    } msg;

    msgrcv(msgid, &msg, sizeof(msg.mtext), 1, 0);
    printf("Received message: %s\n", msg.mtext);

    return 0;
}

4. 信号量（Semaphores）

信号量是一种用于多进程同步的机制。它允许多个进程同时访问共享资源，同时保证资源的完整性。

创建信号量

semget(IPC_PRIVATE, 1, 0666 | IPC_CREAT)

使用信号量

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
#include <stdio.h>

union semun {
    int val;
    struct semid_ds *buf;
    unsigned short *array;
};

int main() {
    key_t key = 1234;
    int semid = semget(key, 1, 0666 | IPC_CREAT);
    union semun arg;

    // 初始化信号量
    arg.val = 1;
    semctl(semid, 0, SETVAL, arg);

    // P操作
    arg.val = 1;
    semop(semid, &arg, 1);

    // V操作
    arg.val = 1;
    semop(semid, &arg, 1);

    return 0;
}

5. 共享内存（Shared Memory）

共享内存允许多个进程共享同一块内存区域。在共享内存中，进程可以读写数据，从而实现高效的数据交换。

创建共享内存

shmget(IPC_PRIVATE, 1024, 0666 | IPC_CREAT)

使用共享内存

#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    key_t key = 1234;
    int shmid = shmget(key, 1024, 0666 | IPC_CREAT);
    char *shm = shmat(shmid, (void *)0, 0);

    // 写入数据
    strcpy(shm, "Hello, Shared Memory!");

    // 读取数据
    printf("Shared Memory: %s\n", shm);

    // 解除映射
    shmdt(shm);

    return 0;
}

总结

Linux提供了多种进程间通信机制，每种机制都有其适用的场景。掌握这些技巧和框架，可以帮助你构建高效、稳定的系统。在实际应用中，根据具体需求选择合适的通信方式，才能让系统运行如飞。

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