说说IPC
IPC基本概念
IPC的全称是Inter-Process Communication，即进程间通讯。每个进程各自有不同的用户地址空间，任何一个进程的全局变量在另一个进程中都看不到，所以进程之间要交换数据必须通过内核，在内核中开辟一块缓冲区，进程1把数据从用户空间拷到内核缓冲区，进程2再从内核缓冲区把数据读走。
大概的流程是如图上所示那样。IPC大概可以通过几种方式实现，我们将展开说下其中的优缺点和特点。
管道
特性：
- 管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；需要双方通信时，需要建立起两个管道。
- 只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲缘关系的进程）。
- 单独构成一种独立的文件系统：管道对于管道两端的进程而言，就是一个文件。但它不同于普通文件，它不属于某种文件系统，而是自立门户，单独构成一种文件系统，并且只存在与内存中。
- 数据的读出和写入：一个进程向管道中写的内容被管道另一端的进程读出。写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾，并且每次都是从缓冲区的头部读出数据。
示意图大概是这样的。
局限：
- 只支持单向数据流。
- 只能用于具有亲缘关系的进程之间。
- 没有名字。
- 管道的缓冲区是有限的（管道制存在于内存中，在管道创建时，为缓冲区分配一个页面大小）。
- 管道所传送的是无格式字节流，这就要求管道的读出方和写入方必须事先约定好数据的格式，比如多少字节算作一个消息（或命令、或记录）等等。
为了解决无名管道的问题，进而衍生出有名管道。有名管道不同于匿名管道之处在于它提供了一个路径名与之关联，以有名管道的文件形式存在于文件系统中。这样，即使与有名管道的创建进程不存在亲缘关系的进程，只要可以访问该路径，就能够彼此通过有名管道相互通信。因此，通过有名管道不相关的进程也能交换数据。值的注意的是，有名管道严格遵循先进先出。
实质：
管道的实质是一个内核缓冲区，进程以先进先出的方式从缓冲区存取数据，管道一端的进程顺序的将数据写入缓冲区，另一端的进程则顺序的读出数据。
该缓冲区可以看做是一个循环队列，读和写的位置都是自动增长的，不能随意改变，一个数据只能被读一次，读出来以后在缓冲区就不复存在了。
当缓冲区读空或者写满时，有一定的规则控制相应的读进程或者写进程进入等待队列，当空的缓冲区有新数据写入或者满的缓冲区有数据读出来时，就唤醒等待队列中的进程继续读写。
看上去非常像java中的队列。
信号
特性：
- 信号是Linux系统中用于进程间互相通信或者操作的一种机制，信号可以在任何时候发给某一进程，而无需知道该进程的状态。
- 如果该进程当前并未处于执行状态，则该信号就有内核保存起来，知道该进程回复执行并传递给它为止。
- 如果一个信号被进程设置为阻塞，则该信号的传递被延迟，直到其阻塞被取消是才被传递给进程。
大概的流程是这样的。
生命周期：
- 信号被某个进程产生，并设置此信号传递的对象（一般为对应进程的pid），然后传递给操作系统。
- 操作系统根据接收进程的设置（是否阻塞）而选择性的发送给接收者，如果接收者阻塞该信号（且该信号是可以阻塞的），操作系统将暂时保留该信号而不传递，直到该进程解除了对此信号的阻塞（如果对应进程已经退出，则丢弃此信号），如果对应进程没有阻塞，操作系统将传递此信号。
- 目的进程接收到此信号后，将根据当前进程对此信号设置的预处理方式，暂时终止当前代码的执行，保护上下文（主要包括临时寄存器数据，当前程序位置以及当前CPU的状态）、转而执行中断服务程序，执行完成后在回复到中断的位置。当然，对于抢占式内核，在中断返回时还将引发新的调度。
消息队列
特性：
- 消息队列是存放在内核中的消息链表，每个消息队列由消息队列标识符表示。
- 与管道（无名管道：只存在于内存中的文件 | 命名管道：存在于实际的磁盘介质或者文件系统）不同的是消息队列存放在内核中，只有在内核重启或者显示地删除一个消息队列时，该消息队列才会被真正的删除。
- 另外与管道不同的是，消息队列在某个进程往一个队列写入消息之前，并不需要另外某个进程在该队列上等待消息的到达。
对比：
- 消息承载：消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺。
- 消息读取：消息队列可以实现消息的随机查询，消息不一定要以先进先出的次序读取，也可以按消息的类型读取。比FIFO更有优势。
分类：
- POSIX消息队列。
- System V消息队列，目前使用较多。
共享内存
特性：
- 使得多个进程可以可以直接读写同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。
- 为了在多个进程间交换信息，内核专门留出了一块内存区，可以由需要访问的进程将其映射到自己的私有地址空间。进程就可以直接读写这一块内存而不需要进行数据的拷贝，从而大大提高效率。
- 由于多个进程共享一段内存，因此需要依靠某种同步机制（如信号量）来达到进程间的同步及互斥。
举个例子，我们经常提及的mmap就是共享内存的一种方式。
套接字
套接字的特性由3个属性确定，它们分别是：域、端口号、协议类型。
域：
AF_INET：它指的是网络。当客户使用套接字进行跨网络的连接时，它就需要用到服务器计算机的IP地址和端口来指定一台联网机器上的某个特定服务。所以在使用socket作为通信的终点，服务器应用程序必须在开始通信之前绑定一个端口，服务器在指定的端口等待客户的连接。AF_UNIX：表示UNIX文件系统，它就是文件输入/输出，而它的地址就是文件名。
端口号：
每一个基于TCP/IP网络通讯的进程都被赋予了唯一的端口和端口号，端口是一个信息缓冲区，用于保留Socket中的输入/输出信息。端口号是一个16位无符号整数，以区别主机上的每一个程序（端口号就像房屋中的房间号），低于256的端口号保留给标准应用程序。每一个套接字都组合进了IP地址、端口，这样形成的整体就可以区别每一个套接字。
协议类型：
- 流套接字：是在
AF_INET域中通过TCP/IP连接实现，同时也是AF_UNIX中常用的套接字类型。流套接字提供的是一个有序、可靠、双向字节流的连接，因此发送的数据可以确保不会丢失、重复或乱序到达，而且它还有一定的出错后重新发送的机制。 - 数据报套接字：它不需要建立连接和维持一个连接，它们在域中通常是通过UDP/IP协议实现的。它对可以发送的数据的长度有限制，数据报作为一个单独的网络消息被传输。它可能会丢失、复制或错乱到达。UDP不是一个可靠的协议，但是它的速度比较高，因为它并一需要总是要建立和维持一个连接。
- 原始套接字：原始套接字允许对较低层次的协议直接访问，比如IP、 ICMP协议。它常用于检验新的协议实现，或者访问现有服务中配置的新设备，因为原始套接字可以自如地控制Windows下的多种协议，能够对网络底层的传输机制进行控制，所以可以应用原始套接字来操纵网络层和传输层应用。比如，我们可以通过原始套接字来接收发向本机的ICMP、IGMP协议包，或者接收TCP/IP栈不能够处理的IP包，也可以用来发送一些自定包头或自定协议的IP包。网络监听技术很大程度上依赖于
SOCKET_RAW。
原始套接字和标准套接字：
原始套接字可以读写内核没有处理的IP数据包，而流套接字只能读取TCP协议的数据，数据报套接字只能读取UDP协议的数据。因此，如果要访问其他协议发送数据必须使用原始套接字。
信号量
信号量是一个计数器，用于多进程对共享数据的访问，信号量的意图在于进程（或线程）间同步。为了获得共享资源，进程需要执行下列操作：
- 创建一个信号量：这要求调用者指定初始值，对于二值信号量来说，它通常是1，也可是0。
- 等待一个信号量：该操作会测试这个信号量的值，如果小于0，就阻塞。也称为P（通过）操作。
- 挂出一个信号量：该操作将信号量的值加1，也称为V（释放）操作。
进程间同步：
线程间同步：
我之前在说Go中的lock的时候说过，go底层的锁就是通过一个信号量来实现的。
