当前课程知识点：操作系统 > 第二十讲 死锁和进程通信 > 20.5 进程通信概念 > 20.5 进程通信概念
下面我们来讨论进程通讯
进程通讯也称之为进程间通讯
它是进程之间
进行信息交流和同步的机制
那我们在这里头呢
任何一个进程之间通讯机制
它都会提供两个基本的操作
一个是发送 一个是接收
不同的进程通讯机制后边的参数
和内容会有一些不一样
进程通讯的流程是这样的
如果里头有第三方参与的话
通讯的三方之间建立相应的通讯链路
然后通讯收发操作 交换信息
这是它的基本流程
不同通讯机制
进程间的链路的特征是不一样的
比如说我们考虑到的
有物理的链路 有逻辑的链路
那物理的链路呢
是你到底通过共享内存进行的
还是说是通过其他的方式
而逻辑的就是相当于
我这条链路的一些属性设置会不一样
首先我们来看进程间通讯的方式
这里头呢 分成两种
一种是间接通讯 另一种是直接通讯
我们首先来看间接通讯它是在怎么做
建成通讯呢 实际上是依赖于
操作系统内核完成的进程间的通讯
首先它在通讯进程和内核之间
建立相应的机构 能够支持这种通讯
比如说建立消息队列
然后一个进程可以把信息
发送到内核的消息队列上
然后另一个进程从这里读出来
从而实现进程A和B之间的通讯
这个通讯过程
它的生命周期甚至可以不一样
比如说A发信息的时候B还没有创建
而B接收数据的时候A可能已经关闭了
这种方式是间接通讯
而另一种方式呢 是直接通讯
直接通讯是在两个进程之间
建立一个通讯信道
这就是我们这里的共享信道
然后这个时候呢
因为它俩直接进行交流
两个进程必须同时存在才能够进行通讯
发方向共享信道里发送数据
收方从共享信道里读取数据
这是两种基本的通讯方式
下边我们具体来讨论这两种方式
第一个直接通讯
要进行直接通讯首先我们需要解决的
一个问题是命名问题
你到底和谁在进行通讯
所以在它的收发基本操作里头
都会有相应的一个参数
描述发送出去的数据给谁
也就是接收方
接收的时候我要描述从哪接收数据
那这时候是发送方的信息
这是直接通讯里头我需要做的事情
然后再有一个就是直接通讯的时候
通讯链路的一些属性
这条通信链路呢
通常情况下是自动建立起来的
然后在这里呢
两个通讯进程之间恰好能对应一条链路
每一对进程之间呢
也只有一条相应的链路存在
这是指同一类通讯介质
这个通讯链路呢
可能是单向的 也可以是双向的
间接通讯是通过操作系统
维护的消息队列来实现的进程间通讯
在这时候通讯的时候
我们首先需要描述的一个是消息队列
在内核里可能维护了多个消息队列
你要通讯的到底是哪一个
这跟我们直接通讯里
描述通讯对方的ID是一样的
这个地方每一个消息队列
有一个唯一的标识
那你关心的就直接是和内核之间通讯
某种角度上讲
你可以理解为间接通讯
是进程和内核之间的一种通讯机制
然后只有共享了相同消息队列的进程
它们之间才能够实现通讯
也正是由于这一条
我们可以通过操作系统内核的安全机制
实现两个进程之间通讯的保密性
这时候的通讯链路有些什么样的特征呢
它是这样的 只有共享了消息队列的进程
它才可以建立这条链路
建立不了链路
它们俩也就通讯不起来了
这是第一个 然后这条链路呢
可以是单向的 也可以是双向的
这时候消息队列
和进程之间的对应关系
就变成是多对多了
一个消息队列可以与多个进程相关联
每一个进程也可以和
多个消息队列进行共享
间接通讯的通讯流程是这样的
创建消息队列肯定是
先运行的进程去创建
然后是与消息队列之间的消息的收发
最后我这个消息队列还需要撤销
要不然的话
在内核当中可能会有多个
没有人再去用的消息队列
它的收发跟我们前边的直接通讯
不一样的地方是
这时候描述的是消息队列
发方并不关心收方到底是谁
它关心的是消息队列是谁
接收也是一样的
通讯的过程当中
还有一个属性是我们关心的
那就是阻塞与非阻塞
有的时候也称之为同步和异步通讯
在阻塞通讯里头呢
我每一次通讯都必须保证它成功
这是它阻塞通讯的基本特征
分成发送和接收我们来讨论
阻塞发送呢是指
发送者在发出消息之后进入等待
直到接收者成功接收
也就是说我发消息这一方一定要等到
接收方成功接收到了我这边才结束
而阻塞接收呢
是指接收方在请求接收消息之后
它就进入等待
直到成功收到一条消息
如果说我收不到消息的话
那么这时候呢 我会一直在这等着
这是阻塞通讯 还有相对应的呢
是非阻塞通讯
发送的时候是发出消息之后
我立即就可以进行其他的做了
我不管收方是否收到
而非阻塞接收呢 是指我去接收
如果说这时候没有消息发送
在这个请求之后我收不到任何消息
它和阻塞通讯相反
它不会等着一定要收到一条消息
它才返回
这两种通讯方式呢
阻塞通讯和非阻塞通讯
它们各有各的适用场合
应用进程在进行通讯的时候呢
需要选择哪种是你适合的
那接下来我们还有一个
需要讨论的是通讯链路的缓冲特征
也就是说我们在收发消息的时候
在这个链路上
是否有可能对信息进行缓存
这里就分成三种情况
一种是零容量
也就是说发出去的数据
必须有接收方接收
否则的话这个中间就进行不下去了
这时候呢
没有接收方的时候它就会等待
而有限容量是指
通讯链路上有缓冲队列
在它满了之后 发送方必须等待
而无限容量呢
发送方任何时候都可以发
发出去的数据在链路上缓存
收方呢 在任何时候再来进行接收
这是我们关于进程通讯的一个简要介绍
下边我们会来具体说明几种通讯机制
-0.1 Piazza讨论区
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-0.2 在线实验平台
--实验平台使用帮助
--平台使用帮助
-0.2在线实验平台
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-1.1 课程概述
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-第一讲 操作系统概述--练习
-1.2 教学安排
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-1.3 什么是操作系统
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-1.4 为什么学习操作系统，如何学习操作系统
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-1.5 操作系统实例
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-1.6 操作系统的演变
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-1.7 操作系统结构
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-2.1 前言和国内外现状
-2.2 OS实验目标
-2.3 8个OS实验概述
-2.4 实验环境搭建
-2.5 x86-32硬件介绍
-2.6 ucore部分编程技巧
-2.7 演示实验操作过程
--Q6
--Q7
--Q10
-3.1 BIOS
--3.1 BIOS
-3.2 系统启动流程
-3.3 中断、异常和系统调用比较
-第三讲 启动、中断、异常和系统调用--3.3 中断、异常和系统调用比较
-3.4 系统调用
--3.4 系统调用
-第三讲 启动、中断、异常和系统调用--3.4 系统调用
-3.5 系统调用示例
-3.6 ucore+系统调用代码
-4.1 启动顺序
--4.1 启动顺序
-4.2 C函数调用的实现
-4.3 GCC内联汇编
-4.4 x86中断处理过程
-4.5 练习一
--4.5 练习一
-4.6 练习二
--4.6 练习二
-4.7 练习三
--4.7 练习三
-4.8 练习四 练习五
-4.9 练习六
--4.9 练习六
-5.1 计算机体系结构和内存层次
-5.2 地址空间和地址生成
-5.3 连续内存分配
-5.4 碎片整理
--5.4 碎片整理
-5.5 伙伴系统
--5.5 伙伴系统
-第五讲 物理内存管理: 连续内存分配--5.6 练习
-6.1 非连续内存分配的需求背景
-6.2 段式存储管理
-- 6.2 段式存储管理
-6.3 页式存储管理
-6.4 页表概述
--6.4 页表概述
-6.5 快表和多级页表
-6.6 反置页表
--6.6 反置页表
-6.7 段页式存储管理
-第六讲 物理内存管理: 非连续内存分配--6.8 练习
-7.1 了解x86保护模式中的特权级
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.1 了解x86保护模式中的特权级
-7.2 了解特权级切换过程
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.2 了解特权级切换过程
-7.3 了解段/页表
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.3 了解段/页表
-7.4 了解UCORE建立段/页表
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.4 了解UCORE建立段/页表
-7.5 演示lab2实验环节
-8.1 虚拟存储的需求背景
-8.2 覆盖和交换
-8.3 局部性原理
-8.4 虚拟存储概念
-8.5 虚拟页式存储
-8.6 缺页异常
--8.6 缺页异常
-9.1 页面置换算法的概念
-9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法
-第九讲 页面置换算法--9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法
-9.3 时钟置换算法和最不常用算法
-第九讲 页面置换算法--9.3 时钟置换算法和最不常用算法
-9.4 Belady现象和局部置换算法比较
-第九讲 页面置换算法--9.4 Belady现象和局部置换算法比较
-9.5 工作集置换算法
-第九讲 页面置换算法--9.5 工作集置换算法
-9.6 缺页率置换算法
-第九讲 页面置换算法--9.6 缺页率置换算法
-9.7 抖动和负载控制
-10.1 实验目标：虚存管理
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.1 实验目标：虚存管理
-10.2 回顾历史和了解当下
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.2 回顾历史和了解当下
-10.3 处理流程、关键数据结构和功能
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.3 处理流程、关键数据结构和功能
-10.4 页访问异常
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.4 页访问异常
-10.5 页换入换出机制
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.5 页换入换出机制
-11.1 进程的概念
-第十一讲 进程和线程--11.1 进程的概念
-11.2 进程控制块
-第十一讲 进程和线程--11.2 进程控制块
-11.3 进程状态
-第十一讲 进程和线程--11.3 进程状态
-11.4 三状态进程模型
-11.5 挂起进程模型
-第十一讲 进程和线程--11.5 挂起进程模型
-11.6 线程的概念
-第十一讲 进程和线程--11.6 线程的概念
-11.7 用户线程
-第十一讲 进程和线程--11.7 用户线程
-11.8 内核线程
-第十一讲 进程和线程--11.8 内核线程
-12.1 进程切换
-第十二讲 进程控制--12.1 进程切换
-12.2 进程创建
-第十二讲 进程控制--12.2 进程创建
-12.3 进程加载
-第十二讲 进程控制--12.3 进程加载
-12.4 进程等待与退出
-第十二讲 进程控制--12.4 进程等待与退出
-13.1 总体介绍
-13.2 关键数据结构
-13.3 执行流程
-13.4 实际操作
-14.1 总体介绍
-14.2 进程的内存布局
-14.3 执行ELF格式的二进制代码-do_execve的实现
--14.3 执行ELF格式的二进制代码-do_execve的实现
-14.4 执行ELF格式的二进制代码-load_icode的实现
--14.4 执行ELF格式的二进制代码-load_icode的实现
-14.5 进程复制
-14.6 内存管理的copy-on-write机制
-15.1 处理机调度概念
-第十五讲 处理机调度--15.1 处理机调度概念
-15.2 调度准则
-15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法
--15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法
-第十五讲 处理机调度--15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法
-15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架
--15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架
-第十五讲 处理机调度--15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和uc
-15.5 实时调度和多处理器调度
-第十五讲 处理机调度--15.5 实时调度和多处理器调度
-15.6 优先级反置
-第十五讲 处理机调度--15.6 优先级反置
-16.1 总体介绍和调度过程
-16.2 调度算法支撑框架
-16.3 时间片轮转调度算法
-16.4 Stride调度算法
-17.1 背景
--17.1 背景
-17.2 现实生活中的同步问题
-第十七讲 同步互斥--17.2 现实生活中的同步问题
-17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法
-第十七讲 同步互斥--17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法
-17.4 基于软件的同步方法
-第十七讲 同步互斥--17.4 基于软件的同步方法
-17.5 高级抽象的同步方法
-第十七讲 同步互斥--17.5 高级抽象的同步方法
-18.1 信号量
--18.1 信号量
-第十八讲 信号量与管程--18.1 信号量
-18.2 信号量使用
-第十八讲 信号量与管程--18.2 信号量使用
-18.3 管程
--18.3 管程
-第十八讲 信号量与管程--18.3 管程
-18.4 哲学家就餐问题
-18.5 读者-写者问题
-19.1 总体介绍
-19.2 底层支撑
-第十九讲 实验七 同步互斥--19.2 底层支撑
-19.3 信号量设计实现
-第十九讲 实验七 同步互斥--19.3 信号量设计实现
-19.4 管程和条件变量设计实现
-第十九讲 实验七 同步互斥--19.4 管程和条件变量设计实现
-19.5 哲学家就餐问题
-20.1 死锁概念
-第二十讲 死锁和进程通信--20.1 死锁概念
-20.2 死锁处理方法
-第二十讲 死锁和进程通信--20.2 死锁处理方法
-20.3 银行家算法
-第二十讲 死锁和进程通信--20.3 银行家算法
-20.4 死锁检测
-第二十讲 死锁和进程通信--20.4 死锁检测
-20.5 进程通信概念
-第二十讲 死锁和进程通信--20.5 进程通信概念
-20.6 信号和管道
-第二十讲 死锁和进程通信--20.6 信号和管道
-20.7 消息队列和共享内存
-第二十讲 死锁和进程通信--20.7 消息队列和共享内存
-21.1 文件系统和文件
-第二十一讲 文件系统--21.1 文件系统和文件
-21.2 文件描述符
-第二十一讲 文件系统--21.2 文件描述符
-21.3 目录、文件别名和文件系统种类
-第二十一讲 文件系统--21.3 目录、文件别名和文件系统种类
-21.4 虚拟文件系统
-第二十一讲 文件系统--21.4 虚拟文件系统
-21.5 文件缓存和打开文件
-第二十一讲 文件系统--21.5 文件缓存和打开文件
-21.6 文件分配
-第二十一讲 文件系统--21.6 文件分配
-21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID
-第二十一讲 文件系统--21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID
-22.1 总体介绍
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.1 总体介绍
-22.2 ucore 文件系统架构
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.2 ucore 文件系统架构
-22.3 Simple File System分析
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.3 Simple File System分析
-22.4 Virtual File System分析
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.4 Virtual File System分
-22.5 I/O设备接口分析
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.5 I/O设备接口分析
-22.6 执行流程分析
-23.1 I/O特点
--视频
-第二十三讲 I/O子系统--23.1 I/O特点
-23.2 I/O结构
--816C80A0F5E3B8809C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.2 I/O结构
-23.3 I/O数据传输
--C58221E14388B9DB9C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.3 I/O数据传输
-23.4 磁盘调度
--567A3F1FCBFB3F4C9C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.4 磁盘调度
-23.5 磁盘缓存
--C327536B80D25CE79C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.5 磁盘缓存
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