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06-17
前言 在上一篇文章中，我们探讨了进程间通信的三种常见机制：管道、消息队列和共享内存。我们了解这些机制都有各自的特点和适用场景，我们可以根据实际需要选择合适的机制进行进程间通信。
然而进程间通信并不局限于这三种方法。本篇我们将继续探讨进程间通信的知识点，重点关注信号量、信号和套接字。
信号量是一种进程同步机制，可用于控制对共享资源的访问。信号是一种进程间通知机制，可用于处理异步事件。
套接字是用于网络通信的接口，可以实现不同主机之间的进程间通信。虽然信号量共享内存通信方式提供了高效的数据交换，但它也带来了新的问题。
如果多个进程同时修改同一共享内存区域，很可能会发生数据冲突。例如，如果两个进程同时写入同一个地址，先写入的进程可能会发现其内容被后写入的进程覆盖。
进程间共享资源时，使用信号量可以避免多个进程同时访问共享资源造成的数据冲突。信号量是一个整数计数器，用于表示可用资源量。
通过P操作和V操作来控制信号量的值。 P操作会将信号量减1，如果结果小于0，则说明资源已被占用，进程需要阻塞等待。
如果结果大于等于0，则说明资源仍然可用，进程可以继续执行。 V操作会将信号量加1。
如果结果小于等于0，则说明其他进程正在等待资源，需要唤醒其中一个进程。如果结果大于0，则表示没有进程正在等待资源。
通过使用P操作和V操作，可以实现共享资源的互斥访问和同步执行。例如，您可以将信号量初始化为1，这样只有一个进程可以访问共享资源，以避免数据损坏。
另外，信号量可以初始化为0，这样进程就可以按照特定的顺序执行，从而实现多个进程的同步。接下来我们先看看互斥访问。
如果我们想让两个进程互斥地访问共享内存，可以将信号量初始化为1。image的具体过程如下：进程A在访问共享内存之前先执行P操作。
由于信号量的初始值为1，因此进程A执行P操作后，信号量减为0，表明共享资源可用，进程A可以访问共享内存。如果此时进程B也想访问共享内存，则执行操作P，结果信号量变为-1，表明临界资源被占用，因此进程B被阻塞。
直到进程A完成对共享内存的访问，才会执行V操作，导致信号量返回0。然后，进程A唤醒被阻塞的进程B，使其可以访问共享内存。
最后，进程B完成对共享内存的访问后，执行V操作，将信号量恢复到初始值1。将信号量初始化为1，这意味着它是一个互斥信号量。
这一设置保证了任何时候只有一个进程可以访问共享内存，从而有效地保护了共享内存的完整性。有人可能会发现，如果多个线程访问资源，都被阻塞了，那么谁会被唤醒呢？这不就是我们之前讲的进程调度算法吗？一个进程被阻塞后，会进入阻塞队列，唤醒哪个进程是由系统的调度算法决定的。
在多进程环境中，每个进程不一定按顺序执行；他们以独立且不可预测的速度前进。然而，在某些情况下，我们希望多个进程紧密合作以完成共同的任务。
例如，在生产者-消费者模型中，假设进程A负责生产数据，进程B负责读取数据。这两个过程相互配合、相互依赖。
进程A必须先产生数据，然后进程B才能读取数据，因此它们之间是有执行顺序的。接下来我们讨论一下同步执行。
我们可以通过将信号量初始化为0来实现这一点。如图，具体过程如下：如果进程B在进程A之前执行，那么当它执行操作P时，由于信号量的初始值为0，因此信号量将变为- 1，表示进程A还没有产生数据，进程B还没有产生数据。
会被阻塞等待。然后，当进程A完成生产数据并执行操作V时，信号量将变为0，这将唤醒在操作P中被阻塞的进程B。
最后，进程B被唤醒后，意味着进程A已经生产了数据，并且进程B可以正常读取数据。可见，将信号量初始化为0，表示它是一个同步信号量，可以保证进程A先于进程B执行。
Signal 信号是一种异常情况下进程间通信的机制。它是一种异步通信方式，其数据结构一般为数字。
在Linux操作系统中，提供了几十个信号来响应各种事件，每个信号代表不同的含义。您可以通过运行“kill -l”命令查看所有信号的列表。
对于运行在Shell终端中的进程来说，我们可以通过在键盘上输入某些组合键来向进程发送信号。例如，按Ctrl+C会产生SIGINT信号，表示进程终止；按Ctrl+Z会产生SIGTSTP信号，表示进程已挂起，但进程尚未结束。
需要注意的是，Ctrl+Z命令在某些情况下（例如查看完整的服务器日志）可能会导致内存激增等问题，因此需要谨慎使用。如果一个进程在后台运行，您可以使用kill命令向该进程发送信号，但前提是您知道正在运行的进程的PID（进程ID）。
例如，执行“kill -9 ###”命令会向PID为“###”的进程发送SIGKILL信号，立即终止该进程。因此，信号的事件源主要包括硬件源（如键盘上的Ctrl+C）和软件源（如kill命令）。
信号是进程间通信机制中唯一的异步通信机制。进程需要为信号设置相应的监听处理程序。
当接收到特定信号时，执行相应的操作，类似于其他编程语言中的通知机制。 SocketSocket通信是一种常用的进程间通信机制，可以用来跨网络不同主机上的进程之间进行通信，也可以用于同一主机上的进程之间进行通信。
Socket通信是一种通过网络协议进行数据传输的方法。使用Socket通信时，一个进程可以创建一个Socket作为服务器，并指定一个IP地址和端口号来监听连接请求；另一个进程可以创建一个Socket作为客户端并指定服务器的IP地址和端口号。
启动连接。连接建立后，服务器和客户端就可以通过Socket发送和接收数据了。
在同一台主机上，进程可以使用特殊的IP地址（如本地环回地址.0.0.1）和不同的端口号建立Socket连接，实现进程间通信。这种方法称为本地环回通信，可用于进程之间的协作和数据交换。
稍后我会详细讲解计算机网络基础知识，敬请期待！ IPC机制总结数据抽象参与者方向内核实现管道字节流两个进程单向通常使用FIFO缓冲区来管理数据。有匿名管道和命名管道两种，主要实现消息队列的多进程单向和双向队列的组织方法。
使用文件权限来管理对队列、信号量计数器、多进程单向和双向内核残留保护共享计数器的访问。对Liu计数器的共享内存区域的访问是通过文件权限来管理的。
多进程单向和双向内核维护共享内存区域。通过文件权限管理共享内存访问之间的信号事件编号。
多进程和单向维护线程/进程的信号等待队列。信号和socket数据包的操作通过用户、组等的权限进行管理。
两个进程有单向和双向的，寻址方式基于IP/端口和文件路径。利用网络堆栈来管理通信进程间通信是操作系统中的一个重要概念，它允许不同进程之间的数据交换、消息传递和协作。
Linux系统中提供了多种进程间通信机制，包括管道、消息队列、共享内存、信号量、信号和套接字等。每种通信机制都有不同的特点和适用场景。
需要根据具体需要选择合适的方法。进程间通信涉及资源共享和竞争，需要合理利用同步和互斥机制来保证数据的一致性和正确性。
同时，进程的唤醒顺序也会受到系统调度算法的影响。
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