Linux 使用的进程间通信方式？

封面图 • 2025-10-16 • Linux

在 Linux 系统中，进程间通信（Inter-Process Communication, IPC）是不同进程之间交换数据或同步操作的方式。Linux 提供了多种 IPC 机制，以下是常见的几种：

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### 1. **管道（Pipe）**
- **类型**：单向通信
- **特点**：
  - 只能在有亲缘关系的进程之间使用（如父子进程）
  - 数据只能从一端写入，另一端读取
- **实现方式**：
  - 使用 `pipe()` 系统调用创建
  - 通过 `read()` 和 `write()` 进行通信
- **示例**：
  ```c
  int fd[2];
  pipe(fd);
  ```

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### 2. **命名管道（FIFO）**
- **类型**：单向通信
- **特点**：
  - 与普通管道类似，但可以被多个不相关的进程访问
  - 通过文件系统中的一个特殊文件进行访问
- **创建方式**：
  - 使用 `mkfifo()` 或 `mknod` 命令创建
- **示例**：
  ```bash
  mkfifo myfifo
  ```

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### 3. **消息队列（Message Queue）**
- **类型**：异步通信
- **特点**：
  - 允许进程通过消息队列发送和接收消息
  - 消息按类型排序
- **系统调用**：
  - `msgget()`, `msgsnd()`, `msgrcv()`, `msgctl()`
- **优点**：
  - 支持多进程通信
  - 可以持久化存储消息

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### 4. **共享内存（Shared Memory）**
- **类型**：高效通信
- **特点**：
  - 多个进程共享同一块内存区域
  - 速度快，但需要自己处理同步问题
- **系统调用**：
  - `shmget()`, `shmat()`, `shmdt()`, `shmctl()`
- **常用场景**：
  - 高性能的数据共享（如图形界面、数据库）

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### 5. **信号量（Semaphore）**
- **类型**：同步机制
- **特点**：
  - 用于控制对共享资源的访问（互斥或同步）
  - 常与共享内存一起使用
- **系统调用**：
  - `semget()`, `semop()`, `semctl()`

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### 6. **套接字（Socket）**
- **类型**：网络通信 / 本地通信
- **特点**：
  - 支持跨主机通信（TCP/UDP）
  - 也可以用于本机进程间的通信（Unix Domain Socket）
- **常见类型**：
  - TCP Socket
  - UDP Socket
  - Unix Domain Socket（AF_UNIX）

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### 7. **信号（Signal）**
- **类型**：异步通知
- **特点**：
  - 用于通知进程发生了某个事件（如中断、错误等）
  - 不能传递大量数据
- **系统调用**：
  - `kill()`, `signal()`, `sigaction()`

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### 8. **文件（File）**
- **类型**：简单通信
- **特点**：
  - 通过读写文件进行通信
  - 适用于低频、小数据量的通信
- **缺点**：
  - 效率较低，需自行处理锁机制

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### 9. **System V IPC**
- **包含**：
  - 消息队列（Message Queue）
  - 共享内存（Shared Memory）
  - 信号量（Semaphore）
- **特点**：
  - 是较老的 IPC 机制，但仍广泛使用

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### 10. **POSIX IPC**
- **包含**：
  - 消息队列（`mq_open()` 等）
  - 共享内存（`shm_open()` 等）
  - 信号量（`sem_open()` 等）
- **特点**：
  - 更现代、更统一的接口
  - 通常比 System V IPC 更易用

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### 总结对比表：

| IPC 类型       | 是否支持跨进程 | 是否支持跨机器 | 是否需要同步 | 速度   | 适用场景               |
|----------------|----------------|----------------|--------------|--------|------------------------|
| 管道           | 否             | 否             | 否           | 中     | 有亲缘关系的进程       |
| FIFO           | 是             | 否             | 否           | 中     | 任意进程               |
| 消息队列       | 是             | 否             | 是           | 高     | 异步通信               |
| 共享内存       | 是             | 否             | 是           | 非常高 | 高性能数据共享         |
| 信号量         | 是             | 否             | 是           | 快     | 同步控制               |
| 套接字         | 是             | 是             | 是           | 中     | 网络通信或本地通信     |
| 信号           | 是             | 否             | 否           | 快     | 异步通知               |
| 文件           | 是             | 否             | 是           | 慢     | 小数据量、低频通信     |

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如果你有具体的使用场景或需求，我可以帮你选择最合适的 IPC 方式。