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假设您将一个单一的 Windows 程序拆分为可重用的组件,这些组件可以使用某种进程间通信(IPC) 相互通信,并且无论出于何种原因,您都选择匿名管道(例如,启动多个 Process-es 和将 Console.Out 连接到下一个进程的 Console.In,或仅在命令提示符下使用“|”)。

Dobbs 博士的一篇文章,其中包含一个带有命名管道的示例:

与同一台机器中的其他 IPC 方法相比,性能损失是多少?当增加进程数量或传输的数据量时,首先遇到的问题是什么?

例如,如果我们使用文件而不是管道,我们会遇到锁定问题和磁盘速度问题。

请注意,必须序列化正在传输的数据结构已经存在开销,这是我的效率损失基线。

PS。对管道的兴趣是因为它们很容易在每个进程(Console.Readline、Console.WriteLine)中实现,很容易为它们编写 MSMQ 和异步 HTTP 接口,以及对 Unix 和命令行的热爱。

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您可以使用 CreatePipe() Win32 API 调用创建双向匿名管道,因此管道输入/输出不是唯一的方法。您只需获得一个可以提供给其他进程的新文件句柄。

匿名管道基于共享内存,但不支持异步操作(通过 ReadFileEx、ReadFileWrite)。因此,性能问题(缺点)是 1)同步操作,2)内存复制,3)进程间同步。通常,“原始”共享内存(没有实际支持文件的内存映射文件)和命名管道会更快,而套接字和窗口消息会慢(比匿名管道)。

您不能将 I/O 完成端口 (IOCP) 与匿名管道一起使用,而是必须“轮询”管道,从而导致额外的上下文切换。除了序列化数据之外,序列化的数据还必须在内存中复制,因为您不能直接写入共享内存。一个进程也必须等待另一个进程,这意味着另一个进程必须发出进程间同步原语的信号。性能在很大程度上取决于消息的大小(读/写调用与发送的数据量的比率),因为对于每次读/写,进程必须进行上下文切换,并可能进行自旋/休眠。

除了“原始”共享内存之外的所有方法都需要内存复制和某种进程间信号(同步),因此匿名管道的主要缺点是同步操作。当 CPU 花费大部分时间进行上下文切换时,您将在传输大量消息时达到上限。

在性能方面,命名管道更好,因为您可以让工作线程使用 IOCP 处理异步通知,甚至可以通过一次调用接收多条消息,从而减少 API 开销。如果您自己制作组件,那么为管道命名所带来的额外麻烦是值得的(您甚至可以跨网络连接)。后来的 Windows 版本实现了本地套接字的特殊路由,它也支持 IOCP。

最快的方法是直接使用共享内存,但是你必须自己处理进程间同步。可以自己实现无锁管道,但如果您不经常传输数据,您仍然必须使用同步原语来通知/唤醒监听进程。

另请注意,使用文件并不意味着您会受到磁盘速度的限制,因为您可以使用内存映射文件,即使是普通文件,缓存管理器也会处理读取/写入。其他方法(RPC、剪贴板等)基于这些“标准”方法,这意味着它们只会添加一些额外的协议层,并且更容易/更有帮助,或者更适合某些编程环境(但不要更快)。

于 2013-02-08T17:18:57.217 回答