进程间通信

进程的地址空间相互隔离，这是安全的代价——想交换数据，就必须借助操作系统提供的通道，这就是进程间通信（IPC）。线程因共享内存而不需要 IPC，多进程协作则全靠它。

为什么需要 IPC

典型场景：浏览器主进程与渲染进程分工；生产者把数据交给消费者；多个服务进程汇总统计结果。不同 IPC 在"速度、是否跨机器、能否携带结构化数据"上差异巨大，选错代价不小。

管道（Pipe）

管道是最古老的 IPC：数据像水流一样单向流过内核缓冲区，一端写、一端读。匿名管道只能用于有亲缘关系的进程（父子进程），典型应用就是 shell 命令拼接：

# 把前一个命令的输出作为后一个命令的输入
cat access.log | grep "ERROR" | wc -l
# 输出：42

无关进程之间用命名管道（FIFO）：通过文件系统中的一个名字建立联系，先创建，再各自以读写方式打开使用。

消息队列与共享内存

消息队列：内核维护一个消息链表，进程按类型"投递/取走"消息，读走即删除、自带边界。相比管道，双方不必严格同步读写节奏。

共享内存：把同一块物理内存映射到多个进程的地址空间，读写直接命中内存，是速度最快的 IPC；缺点是需要自己解决互斥与同步。

// 片段：需包含头文件并处理返回值后才能运行
int shmid = shmget(KEY, 1024, IPC_CREAT);  // 申请 1024 字节共享内存
char *ptr = shmat(shmid, NULL, 0);         // 映射到本进程地址空间
strcpy(ptr, "hello");                      // 直接写入
shmdt(ptr);                                // 解除映射
// 输出：无；另一进程 shmat 同一 KEY 后即可读到 "hello"

两者常配合使用：共享内存负责"高速搬数据"，信号量负责"不让多个进程同时写"。

信号、信号量与 Socket

• 信号（signal）：异步通知机制，不携带业务数据。如 Ctrl+C 给进程发 SIGINT、kill -9 发 SIGKILL。
• 信号量（semaphore）：本身不传数据，只是一个计数器，用于互斥与同步（如限制同时访问某个资源的进程数）。
• Socket：既能本地通信（Unix Domain Socket），也能跨主机通信（TCP/UDP）——它是唯一能"跨机器"的 IPC，网络通信本质上也是一种 IPC。

IPC 对比速查

方式	速度	跨机器	数据形态	典型场景
管道	慢	否	字节流	shell 命令拼接
消息队列	中	否	结构化消息	解耦、异步
共享内存	最快	否	任意数据	高性能数据交换
信号	快	否	几乎无	事件通知
Socket	中	是	字节流	网络服务

小结：选 IPC 的口诀是——"要快用共享内存，要解耦用消息队列，要通知用信号，要跨机器用 Socket"。再补一句"共享内存必须配合信号量或锁使用"，这条知识点就闭环了。