在Linux世界里，進(jìn)程并非孤立存在。無論是后臺服務(wù)協(xié)作（如Web服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫）、命令行工具聯(lián)動（如ps | grep），還是復(fù)雜應(yīng)用的模塊通信，都離不開進(jìn)程間通信（IPC，Inter-Process Communication）。

今天我們就來系統(tǒng)梳理Linux中最常用的6種IPC方式，從原理到實(shí)例，從流程到適用場景，幫你徹底搞懂進(jìn)程間如何“對話”。

一、管道：最簡單的“單向傳送帶”

管道是Linux中最古老的IPC方式，本質(zhì)是內(nèi)核中的一塊緩沖區(qū)，類似“傳送帶”——數(shù)據(jù)從一端寫入，從另一端讀出。

1.匿名管道（Pipe）：只認(rèn)“自家人”

特點(diǎn)：

?半雙工（數(shù)據(jù)只能單向流動），需創(chuàng)建兩個管道實(shí)現(xiàn)雙向通信；

?僅用于有親緣關(guān)系的進(jìn)程（父子、兄弟進(jìn)程，通過fork繼承管道描述符）；

?隨進(jìn)程退出自動銷毀，不占用磁盤空間。

實(shí)例：父子進(jìn)程用匿名管道聊天

父進(jìn)程寫消息，子進(jìn)程讀消息：

#include#include#includeintmain(){ intpipefd[2]; // 管道描述符：[0]讀端，[1]寫端 pipe(pipefd); // 創(chuàng)建匿名管道 pid_tpid = fork(); // 創(chuàng)建子進(jìn)程（繼承管道描述符） if(pid ==0) {   // 子進(jìn)程：讀數(shù)據(jù)   close(pipefd[1]); // 關(guān)閉寫端（只需要讀）   charbuf[100];   read(pipefd[0], buf,sizeof(buf)); // 從管道讀   printf("子進(jìn)程收到：%sn", buf);   close(pipefd[0]);  }else{      // 父進(jìn)程：寫數(shù)據(jù)   close(pipefd[0]); // 關(guān)閉讀端（只需要寫）   char*msg ="Hi，我是父進(jìn)程！";   write(pipefd[1], msg,strlen(msg)+1); // 寫入管道   close(pipefd[1]);  } return0;}

通信流程：

2.命名管道（FIFO）：陌生人也能聊

特點(diǎn)：

?與匿名管道功能類似，但通過文件系統(tǒng)中的路徑標(biāo)識（如/tmp/myfifo）；

?可用于無親緣關(guān)系的進(jìn)程（只要知道FIFO路徑就能通信）；

?是特殊文件（用mkfifo創(chuàng)建），但數(shù)據(jù)仍存于內(nèi)存，不落地。

實(shí)例：兩個獨(dú)立進(jìn)程通過FIFO通信

寫進(jìn)程（writer.c）：

#include#include#include#includeintmain(){ mkfifo("/tmp/myfifo",0666); // 創(chuàng)建FIFO文件 intfd =open("/tmp/myfifo", O_WRONLY); // 打開寫端 char*msg ="來自陌生進(jìn)程的消息"; write(fd, msg,strlen(msg)+1); close(fd); return0;}

讀進(jìn)程（reader.c）：

#include#include#include#includeintmain(){ intfd =open("/tmp/myfifo", O_RDONLY); // 打開讀端（會阻塞到有寫端打開） charbuf[100]; read(fd, buf,sizeof(buf)); printf("收到：%sn", buf); close(fd); return0;}

通信流程：

二、信號：進(jìn)程間的“緊急電報”

信號是Linux中最“輕量”的IPC方式，用于通知進(jìn)程發(fā)生了某種事件（如異常、用戶指令），類似“緊急電報”。

特點(diǎn)：

?異步通信（無需進(jìn)程主動等待）；

?攜帶信息少（僅一個信號編號）；

?內(nèi)核負(fù)責(zé)遞送（進(jìn)程可注冊處理函數(shù)）。

常用信號：

?SIGINT（2）：用戶按Ctrl+C，默認(rèn)終止進(jìn)程；

?SIGTERM（15）：請求進(jìn)程終止（默認(rèn)行為）；

?SIGUSR1/SIGUSR2（10/12）：用戶自定義信號。

實(shí)例：進(jìn)程A給進(jìn)程B發(fā)“自定義電報”

進(jìn)程B（接收方）：

#include#include// 信號處理函數(shù)voidhandle_usr1(intsig){ printf("收到SIGUSR1信號！n");}intmain(){ signal(SIGUSR1, handle_usr1); // 注冊信號處理函數(shù) printf("我是進(jìn)程B，PID：%d，等待信號...n",getpid()); while(1); // 無限循環(huán)等待 return0;}

進(jìn)程A（發(fā)送方）：

#include#includeintmain(){ pid_tb_pid =12345; // 進(jìn)程B的PID（需替換為實(shí)際值） kill(b_pid, SIGUSR1); // 發(fā)送SIGUSR1信號給B printf("已發(fā)送SIGUSR1給進(jìn)程%dn", b_pid); return0;}

通信流程：

三、共享內(nèi)存：最快的“公共黑板”

共享內(nèi)存是速度最快的IPC方式——多個進(jìn)程直接訪問同一塊物理內(nèi)存，無需內(nèi)核“中轉(zhuǎn)”數(shù)據(jù)。

特點(diǎn)：

?無數(shù)據(jù)拷貝（直接操作內(nèi)存），效率極高；

?需要同步機(jī)制（如信號量）防止“同時寫”沖突；

?由內(nèi)核管理（用shmget創(chuàng)建，shmctl銷毀）。

實(shí)例：兩個進(jìn)程共享一塊內(nèi)存

寫進(jìn)程（shm_write.c）：

#include#include#includeintmain(){ key_tkey =ftok(".",123); // 生成唯一鍵值 intshmid =shmget(key,1024, IPC_CREAT|0666); // 創(chuàng)建共享內(nèi)存（大小1024字節(jié)） char*shmaddr =shmat(shmid,NULL,0); // 關(guān)聯(lián)到進(jìn)程地址空間 strcpy(shmaddr,"共享內(nèi)存中的數(shù)據(jù)"); // 寫入數(shù)據(jù) shmdt(shmaddr); // 解除關(guān)聯(lián) return0;}

讀進(jìn)程（shm_read.c）：

#include#includeintmain(){ key_tkey =ftok(".",123); // 相同鍵值 intshmid =shmget(key,1024,0666); // 獲取共享內(nèi)存 char*shmaddr =shmat(shmid,NULL,0); // 關(guān)聯(lián)到地址空間 printf("讀到共享數(shù)據(jù)：%sn", shmaddr); // 讀取數(shù)據(jù) shmdt(shmaddr); // 解除關(guān)聯(lián) shmctl(shmid, IPC_RMID,NULL); // 刪除共享內(nèi)存 return0;}

通信流程：

四、消息隊(duì)列：帶“標(biāo)簽”的“郵件箱”

消息隊(duì)列是內(nèi)核中的消息鏈表，每個消息有“類型標(biāo)簽”，進(jìn)程可按類型接收，類似“帶標(biāo)簽的郵件箱”。

特點(diǎn)：

?數(shù)據(jù)有結(jié)構(gòu)（消息類型+數(shù)據(jù)），支持按類型讀??；

?異步通信（發(fā)送方無需等待接收方）；

?有大小限制（內(nèi)核參數(shù)MSGMAX控制單條消息最大長度）。

實(shí)例：按類型發(fā)送/接收消息

發(fā)送進(jìn)程（msg_send.c）：

#include#include#include// 消息結(jié)構(gòu)（必須以long mtype開頭）structmsgbuf{ longmtype; // 消息類型（正數(shù)） charmtext[100]; // 消息內(nèi)容};intmain(){ key_tkey =ftok(".",456); intmsqid =msgget(key, IPC_CREAT|0666); // 創(chuàng)建消息隊(duì)列 structmsgbufmsg;  msg.mtype =1; // 類型為1 strcpy(msg.mtext,"類型1的消息"); msgsnd(msqid, &msg,sizeof(msg.mtext),0); // 發(fā)送消息 return0;}

接收進(jìn)程（msg_recv.c）：

#include#includestructmsgbuf{ longmtype; charmtext[100];};intmain(){ key_tkey =ftok(".",456); intmsqid =msgget(key,0666); // 獲取消息隊(duì)列 structmsgbufmsg; msgrcv(msqid, &msg,sizeof(msg.mtext),1,0); // 只接收類型1的消息 printf("收到類型%d的消息：%sn", msg.mtype, msg.mtext); msgctl(msqid, IPC_RMID,NULL); // 刪除消息隊(duì)列 return0;}

通信流程：

五、信號量：進(jìn)程同步的“紅綠燈”

信號量不是用于傳遞數(shù)據(jù)，而是控制多個進(jìn)程對共享資源的訪問（如共享內(nèi)存、文件），類似“紅綠燈”。

核心概念：

?信號量值（semaphore）：>=0的整數(shù)，代表“可用資源數(shù)”；

?P操作（等待）：信號量值- 1，若值< 0?則阻塞；

?V操作（釋放）：信號量值+ 1，若有進(jìn)程阻塞則喚醒。

實(shí)例：用信號量保護(hù)共享內(nèi)存

（基于共享內(nèi)存，添加信號量控制）：

#include// 定義P/V操作（簡化版）voidP(intsemid){ structsembufs = {0,-1,0}; // 第0個信號量，-1（P操作） semop(semid, &s,1);}voidV(intsemid){ structsembufs = {0,1,0}; // +1（V操作） semop(semid, &s,1);}// 初始化信號量（值為1，代表互斥）intinit_sem(){ key_tkey =ftok(".",789); intsemid =semget(key,1, IPC_CREAT|0666); semctl(semid,0, SETVAL,1); // 第0個信號量值設(shè)為1 returnsemid;}// 寫進(jìn)程在訪問共享內(nèi)存前P，寫完V；讀進(jìn)程同理

同步流程：

六、Socket：跨主機(jī)通信的“萬能接口”

Socket（套接字）是最靈活的IPC方式，不僅支持同一主機(jī)的進(jìn)程通信，還能跨網(wǎng)絡(luò)（如服務(wù)器與客戶端）。

特點(diǎn)：

?支持TCP（可靠、面向連接）和UDP（不可靠、無連接）；

?本地通信可用AF_UNIX協(xié)議（通過文件路徑標(biāo)識）；

?網(wǎng)絡(luò)通信用AF_INET協(xié)議（通過IP +端口標(biāo)識）。

實(shí)例：本地Socket通信（AF_UNIX）

服務(wù)器（sock_server.c）：

#include#include#include#include#includeintmain(){ intsockfd =socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM,0); // 創(chuàng)建本地套接字 structsockaddr_unaddr;  addr.sun_family = AF_UNIX; strcpy(addr.sun_path,"/tmp/mysock"); // 本地路徑 bind(sockfd, (structsockaddr*)&addr,sizeof(addr)); // 綁定 listen(sockfd,5); // 監(jiān)聽 intconnfd =accept(sockfd,NULL,NULL); // 接受連接 charbuf[100]; read(connfd, buf,sizeof(buf)); printf("收到：%sn", buf); close(connfd); close(sockfd); unlink("/tmp/mysock"); // 刪除套接字文件 return0;}

客戶端（sock_client.c）：

#include#include#include#include#includeintmain(){ intsockfd =socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM,0); structsockaddr_unaddr;  addr.sun_family = AF_UNIX; strcpy(addr.sun_path,"/tmp/mysock"); connect(sockfd, (structsockaddr*)&addr,sizeof(addr)); // 連接服務(wù)器 char*msg ="本地Socket消息"; write(sockfd, msg,strlen(msg)+1); close(sockfd); return0;}

通信流程：

總結(jié)：如何選擇合適的IPC方式？

進(jìn)程間通信是Linux開發(fā)的核心基礎(chǔ)，理解每種方式的優(yōu)缺點(diǎn)，才能在實(shí)際場景中“對癥下藥”。比如日志收集可用命名管道，實(shí)時數(shù)據(jù)共享用共享內(nèi)存+信號量，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)則離不開Socket。

你在開發(fā)中用過哪種IPC方式？遇到過哪些坑？歡迎在評論區(qū)交流～