OPERATING SYSTEM

process2

interprocess communication进程间通信

0.概述一下

0.1
Processes within a system may be independent or cooperating操作系统内并发执行的进程可以是独立进程或协作进程。Cooperating process can affect or be affected by other processes, including sharing data与其他进程共享数据的进程是协作进程

说白了，进程间通信就是进程之间的信息交换

0.2 Reasons for cooperating processes四个理由

• Information sharing信息共享（允许对共享信息进行并发访问）
• Computation speedup 提高运算速度（把任务分成子任务并行执行）
• Modularity模块化（可将系统功能分成独立进程或线程）
• Convenience方便（单个用户也能同时执行许多任务）

0.3IPC基本模式
（1）shared memory共享内存
（2）message passing消息传递

共享内存比消息传递快

1.Shared Memory共享内存

1.1 Producer-Consumer Problem
生产者进程产生信息以供消费者进程消费，共享内存可以解决这个问题，它允许生产者进程和消费者进程能并发执行。

• unbounded-buffer无限缓冲：缓冲区无限制
• bounded-buffer有限缓冲：缓冲区有限，空：消费者等待；满：生产者等待
  
  最多允许缓冲的最大项数为buffer_size-1
  1.2 特点
  1.The communication is under the control of the users processes not the operating system.机制由用户控制（消息传递是操作系统提供）
  2.设置了一个共享的地址空间

2.Message Passing消息传递

2.1 特点
1.是操作系统提供的机制
2.Message system – processes communicate with each other without resorting to shared variables消息系统–进程之间相互通信，而无需求助于共享变量
3.IPC facility provides two operations:
send(message)
receive(message)
IPC设施提供两种操作： send receive
3.The message size is either fixed or variable消息大小是固定的或可变的
4.If processes P and Q wish to communicate, they need to:
Establish a communication link between them在它们之间建立通信链接
Exchange messages via send/receive 通过send/receive交换消息
5.通讯连接的实现（logic）
Direct or indirect直接或间接
Synchronous or asynchronous同步或异步
Automatic or explicit buffering自动或显式缓冲

2.2 Direct Communication直接通信
1.进程必须彼此命名

2.

• 自动建立线路
• 一个线路只于两个进程相关
• 每对进程之间只有一个线路
  
  2.3 Indirect Communication间接通信
  1.消息通过邮箱????中转
  
  
  2.运作方式Operations
  create a new mailbox (port)
  send and receive messages through mailbox
  destroy a mailbox破坏邮箱！！！

2.4 同步

2.5 缓冲
不管通信是直接的还是间接的，通信进程所交换的消息都驻留在queue–临时队列中
implemented in one of three ways

1. Zero capacity零容量 – no messages are queued on a link.Sender must wait for receiver (rendezvous) 线路中不能有任何消息排队，发送者必须等待
2. Bounded capacity有限容量– finite length of n messagesSender must wait if link full 如果满了，发送者需要等待
3. Unbounded capacity无限容量 – infinite length Sender never waits 发送者从不等待

###3. Communications in Client-Server Systems客户机-服务器系统通信
3.1 sockets套接字

1. A socket is defined as an endpoint for communication 套接字被定义为通信的端点
2. Concatenation of IP address and port 由IP地址与一个端口号连接组成
   eg:The socket 161.25.19.8:1625 refers to port 1625 on host 161.25.19.8
   
3. 当客户机进程发出连接请求时，他被主机赋予一个端口，该端口是大于1024的一个任意数。
4. JAVA提供Three types of sockets
   Connection-oriented (TCP)面向连接套接字
   Connectionless (UDP)无连接套接字
   MulticastSocket class– data can be sent to multiple recipients多点传送套接字

###4. pipes管道通信
4.1 ordinary pipes 特点
1.Ordinary Pipes allow communication in standard producer-consumer style普通管道允许以标准的生产者-消费者风格进行通信
2.Producer writes to one end (the write-end of the pipe)生产者写到一端（管道的写端）
3.Consumer reads from the other end (the read-end of the pipe)使用者从另一端读取（管道的读取端）
4.Ordinary pipes are therefore unidirectional普通管道是单向的
4.Require parent-child relationship between communicating processes要求进程之间存在父子关系

4.2 named pipes 特点
1.Communication is bidirectional 双向
2.No parent-child relationship is necessary between the communicating processes无父子关系