一、進程間通信的目的
- 數據傳輸：一個進程需要將它的數據發送給另一個進程，發送的數據量在一個字節到幾M字節之間
- 共享數據：多個進程要操作共享數據，一個進程對共享數據
- 信息傳遞：一個進程需要向另一個進程發送消息，通知它發生了某種事件。
- 資源共享：多個進程之間共享同樣的數據。為了做到這一點，需要內核提供鎖和同步機制。
- 進程控制：有些進程希望完全控制另一個進程的執行，此時控制進程希望能夠攔截另一個進程的所有陷入和異常，病能夠及時知道它的狀態改變
二、進程間通信的概念
每個進程各自有不同的用戶地址空間，任何一個進程的變量在另一個進程中都是看不到的，所以進程之間要交換數據必須通過內核，在內核中開辟出一塊緩沖區。一個進程把自己的數據從用戶空間拷貝到內核緩沖區，另一個進程再從內核緩沖區把數據讀走。內核提供的這種機制稱為進程間通信(IPC,Inter Process Communication)
三、進程間通信方式
Linux進程間基本的通信方式主要有：管道(pipe)(包括匿名管道和命名管道)、信號(signal)、消息隊列(queue)、共享內存、信號量和套接字。
下面逐漸介紹這幾種方式：
1.管道：管道的實質是一個內核緩沖區，管道的作用正如其名，需要通信的兩個進程在管道的兩端，進程利用管道傳遞信息。管道對於管道兩端的進程而言，就是一個文件，但是這個文件比較特殊，它不屬於文件系統並且只存在於內存中。
管道依據是否有名字分為匿名管道和命名管道(有名管道)，這兩種管道有一定的區別。
匿名管道有幾個重要的限制：
- 管道是半雙工的，數據只能在一個方向上流動，A進程傳給B進程，不能反向傳遞
- 管道只能用於父子進程或兄弟進程之間的通信，即具有親緣關系的進程。
命名管道允許沒有親緣關系的進程進行通信。命名管道不同於匿名管道之處在於它提供了一個路徑名與之關聯，這樣一個進程即使與創建有名管道的進程不存在親緣關系，只要可以訪問該路徑，就能通過有名管道互相通信。
2.信號：信號是軟件層次上對中斷機制的一種模擬，是一種異步通信方式，進程不必通過任何操作來等待信號的到達。信號可以在用戶空間進程和內核之間直接交互，內核可以利用信號來通知用戶空間的進程發生了哪些系統事件。
信號來源：
信號事件的發生有兩個來源：硬件來源，比如我們按下了鍵盤或者其它硬件故障；軟件來源，最常用發送信號的系統函數是kill, raise, alarm和setitimer以及sigqueue函數，軟件來源還包括一些非法運算等操作。
進程對信號的響應：
進程可以通過三種方式來響應信號：(1)忽略信號，即對信號不做任何處理，但是有兩個信號是不能忽略的：SIGKLL和SIGSTOP；（2）捕捉信號，定義信號處理函數，當信號發生時，執行相應的處理函數；（3）執行缺省操作，Linux對每種信號都規定了默認操作。
3.消息隊列：消息隊列是消息的鏈表,具有特定的格式,存放在內存中並由消息隊列標識符標識，並且允許一個或多個進程向它寫入與讀取消息
4.共享內存：使得多個進程可以可以直接讀寫同一塊內存空間，是針對其他通信機制運行效率較低而設計的。
為了在多個進程間交換信息，內核專門留出了一塊內存區，可以由需要訪問的進程將其映射到自己的私有地址空間。進程就可以直接讀寫這一塊內存而不需要進行數據的拷貝，從而大大提高效率。
需要注意的是：共享內存並未提供同步機制，在一個進程結束對共享內存的寫操作之前，並無自動機制可以阻止另二個進程開始對它進行讀取。所以，我們通常需要用其他的機制來同步對共享內存的訪問。
5.信號量：信號量實質上就是一個標識可用資源數量的計數器，它的值總是非負整數。而只有0和1兩種取值的信號量叫做二進制信號量（或二值信號量），可用用來標識某個資源是否可用。
6.套接字：套接字是更為基礎的進程間通信機制，與其他方式不同的是，套接字可用於不同機器之間的進程間通信。
有兩種類型的套接字：基於文件的和面向網絡的。
(1).Unix套接字是基於文件的，並且擁有一個“家族名字”--AF_UNIX，它代表地址家族(address family)：UNIX。
(2).第二類型的套接字是基於網絡的，它也有自己的家族名字--AF_INET，代表地址家族(address family):INTERNET
不管采用哪種地址家族，都有兩種不同的套接字連接：面向連接的和無連接的。
(1)面向連接的套接字(SOCK_STREAM)：進行通信前必須建立一個連接，面向連接的通信提供序列化的、可靠地和不重復的數據交付，而沒有記錄邊界。
這意味着每條信息可以被拆分成多個片段，並且每個片段都能確保到達目的地，然后在目的地將信息拼接起來。
實現這種連接類型的主要協議是傳輸控制協議(TCP)。
(2)無連接的套接字(SOCK_DGRAM)：在通信開始之前並不需要建立連接，在數據傳輸過程中並無法保證它的順序性、可靠性或重復性。
然而,數據報確實保存了記錄邊界,這就意味着消息是以整體發送的,而並非首先分成多個片段。
由於面向連接的套接字所提供的保證,因此它們的設置以及對虛擬電路連接的維護需要大量的開銷。然而,數據報不需要這些開銷,即它的成本更加“低廉”
實現這種連接類型的主要協議是用戶數據報協議(UDP)。