Linux进程间通信（四）：SystemV标准详解

在多进程编程中，进程间通信（IPC）是核心课题。SystemV IPC 是Unix/Linux系统中历史悠久且功能强大的一套标准，主要包括共享内存、消息队列和信号量三种机制。本文将以通俗易懂的方式带你掌握这些概念，并辅以代码示例，即使是初学者也能轻松上手。

1. 共享内存：最快的IPC方式

共享内存允许两个或多个进程共享同一块物理内存区域。由于数据不需要在进程间复制，它是速度最快的IPC形式。但这也带来了同步问题——多个进程同时读写时需要额外的同步手段（通常结合信号量）。

关键函数：shmget()（创建/获取共享内存）、shmat()（附加到进程地址空间）、shmdt()（分离）、shmctl()（控制操作）。

简单流程：1. 创建/获取共享内存 → 2. 附加到进程 → 3. 进行数据读写 → 4. 分离共享内存 → 5. 删除共享内存。

2. 消息队列：可靠的进程间通信

消息队列是内核中一个消息链表，进程可以将消息添加到队列中，另一个进程则可以从中读取消息。消息队列避免了共享内存的同步复杂性，消息带有类型，可以实现按需接收。

关键函数：msgget()（创建/获取队列）、msgsnd()（发送消息）、msgrcv()（接收消息）、msgctl()（控制）。

特点：消息边界清晰，支持优先级，但效率略低于共享内存。

3. 信号量：进程同步的利器

与前面两种不同，信号量主要用于进程之间的同步与互斥，而不是传输数据。它是一个计数器，控制对共享资源的访问。通常与共享内存配合使用，防止竞争条件。

关键函数：semget()（创建/获取信号量集）、semop()（执行操作，如P/V操作）、semctl()（控制）。

二元信号量常用于实现互斥锁，确保同一时刻只有一个进程访问临界区。

三种机制对比

• 共享内存：速度最快，无同步机制，需配合信号量使用。
• 消息队列：自带同步，按消息类型读取，适合简单数据交换。
• 信号量：纯同步工具，不传输数据，常与其他IPC结合。

通过本文的学习，你应该对SystemV IPC的三大组件——共享内存、消息队列、信号量有了全面的认识。在实际编程中，根据需求选择合适的IPC方式，能让你的多进程程序更高效、更健壮。