【操作系统面试题】进程间通信、IO多路复用

在这一篇文章当中，已经简单提到什么是进程

初识多线程编程_革凡成圣211的博客-CSDN博客多线程，线程创建的方式，run方法https://blog.csdn.net/weixin_56738054/article/details/127971676?spm=1001.2014.3001.5501

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进程之间的通信方式有哪些：

方式一：管道 

匿名管道(3个特点)

命名管道(2个特点)

方式二：消息队列

方式三：共享内存

 共享内存的优点：

共享内存的缺点：

方式四：信号量

方式五：信号

方式六：Socket

IO多路复用

    select&poll

epoll

特点1：没有名字标识，通信的数据是无格式的流并且大小受到限制。

特点2：方向单一，只能在一个方向上面流动。（只能用于父子关系进程之间的通信）

特点3：生命周期随着进程的创建而产生，随着进程的结束而消亡。

       特点1：支持非亲缘关系进程之间的通信。

       特点2：需要在文件系统创建一个类型为 p 的设备文件，那么毫无关系的进程就可以通过这个设备文件进行通信。

        另外，不管是匿名管道还是命名管道，进程写入的数据都是缓存在内核中，另一个进程读取数据时候自然也是从内核中获取

消息队列是一个保存在内核的消息链表。

链表的数据类型是用户自定义的（但是需要发送方和接收方之间进行约定）

每次数据的写入和读取都需要经过用户态与内核态之间的拷贝过程。

指的是多个进程共享一块内存，这一块内存用于各个进程之间进行通信。

操作系统为各个进程分配一组共享的内存，每一个进程都可以直接进行访问，就好像进程单独访问自己的空间一样快捷。

不需要陷入内核态或者系统调用。

多个进程竞争共同的共享资源的时候会造成数据的错乱。

信号量其实就是一个计数器：显示的是可以申请资源的数量

支持两个操作，一个是P操作，另外一个是V操作，这两个操作都是原子性的

首先申请一块共享的资源，同一时间只有一个进程可以访问共享的资源。

每申请一次，信号量就-1，归还一次，信号量就+1。如果信号量为0了还申请，就会被阻塞。

       只有在进程出现了异常的时候，才会使用信号进行通信。（例如kill相当于发送SIGKILL信号来终止进程）

       信号是进程间通信机制中唯一的异步通信机制，因为可以在任何时候发送信号给某一进程，一旦有信号产生，我们就有下面这几种，用户进程对信号的处理方式。

        1.执行默认操作。

        2.捕捉信号。

        3.忽略信号

       Socket其实主要就是用于不同的主机/服务器之间的通信了。

       例如在socket编程当中，服务端TCP需要调用socket.accept()方法来接收客户端的请求。返回一个socket对象。

       最基础的 TCP 的 Socket 编程，它是阻塞 I/O 模型，基本上只能一对一通信，那为了服务更多的客户端，我们需要改进网络 I/O 模型。

       IO多路复用，就是使用一个进程来维护多个Socket。

      IO多路复用有3种实现的方式：select、poll、epoll。

      一个进程使用线性结构来处理socket集合

      select 和 poll 并没有本质区别，它们内部都是使用「线性结构」来存储进程关注的 Socket 集合。在使用的时候，首先需要把关注的 Socket 集合通过 select/poll 系统调用从用户态拷贝到内核态，然后由内核检测事件。

        Socket 集合越大，Socket 集合的如果遍历和拷贝会带来很大的开销，因此也很难应对 C10K。

        epoll如何解决？

        方案1：使用「红黑树」来关注进程所有待检测的 Socket。也就是变线性结构为树形结构

         方案2：内核里维护了一个「链表」来记录就绪事件，只将有事件发生的 Socket 集合传递给应用程序，不需要像 select/poll 那样轮询扫描整个集合（包含有和无事件的 Socket ），大大提高了检测的效率。