linux - 比较 Unix/Linux IPC

Question

Unix/Linux 提供了许多 IPC：管道、套接字、共享内存、dbus、消息队列……

每种最适合的应用程序是什么，它们的性能如何？

Answer 1

Unix IPC

以下是七大：

1. 管道

   仅在与父/子相关的进程中有用。呼叫pipe(2)和fork(2)。单向。

2. FIFO或命名管道

   与普通管道不同，两个不相关的进程可以使用 FIFO。打电话mkfifo(3)。单向。

3. 套接字和Unix 域套接字

   双向。用于网络通信，但也可以在本地使用。可用于不同的协议。TCP 没有消息边界。打电话socket(2)。

4. 消息队列

   操作系统维护离散消息。请参阅sys/msg.h。

5. 信号

   Signal 向另一个进程发送一个整数。不能很好地与多线程啮合。打电话kill(2)。

6. 信号

   一种多进程或多线程的同步机制，类似于排队等候洗手间的人。请参阅sys/sem.h。

7. 共享内存

   做你自己的并发控制。打电话shmget(2)。

消息边界问题

选择一种方法而不是另一种方法时的一个决定因素是消息边界问题。您可能期望“消息”彼此分离，但它不适用于 TCP 或 Pipe 这样的字节流。

考虑一对回显客户端和服务器。客户端发送字符串，服务器接收并立即发送回。假设客户端发送“Hello”、“Hello”和“How about an answer?”。

使用字节流协议，服务器可以接收“Hell”、“oHelloHow”和“about an answer？”；或者更现实地说“你好你好，答案怎么样？”。服务器不知道消息边界在哪里。

一个古老的技巧是将消息长度限制为CHAR_MAXorUINT_MAX并同意首先在charor中发送消息长度uint。因此，如果您在接收方，则必须先阅读消息长度。这也意味着一次只能有一个线程读取消息。

使用 UDP 或消息队列等离散协议，您不必担心这个问题，但以编程方式处理字节流更容易，因为它们的行为类似于文件和标准输入/输出。

Answer 2

共享内存可能是最有效的，因为您在其上构建了自己的通信方案，但它需要大量的关注和同步。解决方案也可用于将共享内存分配给其他机器。

如今，套接字是最便携的，但比管道需要更多的开销。在本地或通过网络透明地使用套接字的能力是一个很大的好处。

消息队列和信号非常适合硬实时应用程序，但它们没有那么灵活。

这些方法自然是为进程之间的通信而创建的，在一个进程中使用多个线程会使事情变得复杂——尤其是信号。

Answer 3

这是一个带有简单基准的网页：https ://sites.google.com/site/rikkus/sysv-ipc-vs-unix-pipes-vs-unix-sockets

据我所知，每个都有其优点：

• 管道 I/O 是最快的，但需要父/子关系才能工作。
• Sysv IPC 具有定义的消息边界，并且可以在本地连接不同的进程。
• UNIX 套接字可以在本地连接不同的进程，并且具有更高的带宽，但没有固有的消息边界。
• TCP/IP 套接字可以连接任何进程，甚至可以通过网络连接，但具有更高的开销并且没有固有的消息边界。

Answer 4

值得注意的是，许多库在另一种之上实现了一种类型的东西。

共享内存不需要使用可怕的 sysv 共享内存函数 - 使用 mmap() 更优雅（如果你想命名它，将文件 mmap 到 tmpfs /dev/shm ；如果你想 mmap /dev/zero分叉未执行的进程以匿名继承它）。话虽如此，它仍然使您的进程需要同步以避免问题 - 通常通过使用其他一些 IPC 机制来同步访问共享内存区域。