作業系統學習筆記程序通訊

程序通訊是指程序之間的資訊交換。交換的資訊量包括乙個狀態或數值（訊號量，低階通訊）或上千個位元組（高階通訊）

低階通訊：程序的互斥和同步（交換的資訊量（即訊號量）較少）

高階通訊：指使用者可直接利用os提供的一組通訊命令（不需要自己編寫命令），高效地傳送大量資料的一種通訊方式。對使用者透明。（使用者不需要考慮通訊的具體過程，直接呼叫系統提供的原語）

高階通訊分類：共享儲存器（根據實現機制不同）、訊息傳遞系統、管道通訊

共享儲存器：（1）共享資料結構的通訊方式。程序之間通過某種資料結構，如緩衝池進行通訊屬於低階通訊方式（如生產者-消費者）。（2）共享儲存區通訊方式，為了傳送大量資訊，在儲存區中劃出一塊共享儲存區，程序可通過對共享儲存區進行讀或寫來實現通訊，屬於高階通訊方式。

（共享儲存器系統：在系統當中開闢一塊儲存區，該儲存區供兩個程序使用，乙個是接收程序，乙個是傳送程序。傳遞訊息時都可以把訊息放在公用儲存區。傳送訊息的程序可以把訊息存入儲存區，接收訊息的程序從儲存區讀取。

訊息傳遞系統：資訊交換的單位是訊息或報文，分成兩種：

1、直接通訊方式；2間接通訊方式

計算機網路中將訊息稱為報文。

直接通訊方式：傳送程序直接（中間不通過任何資源）把訊息傳送給目標程序。傳送程序和接收程序都以顯式方式分別提供對方的識別符號。系統提供的兩種通訊原語：send（receiver， message）；//傳送程序呼叫，receiver為接收程序（程序的識別符號（在pcb上）

receive（sender，message）；

解決生產者-消費者問題：

repeat ...

produce an item in nextp；

send(consumer,nextp);

until false;

repeat

receive(producer,nextp);

consumer the item in nextc;

until false;

間接通訊方式：程序之間的通訊需要通過某種中間實體（緩衝區、共享區等），該實體用來暫存傳送程序傳送給目標程序的訊息；接收程序則從該實體中取出對方傳送給自己的訊息。這種中間實體稱為信箱。訊息在信箱中可以安全地儲存。只允許核准的目標使用者隨時讀取，故可實現非實時通訊（優點，可以等待）

信箱的建立和撤銷：程序用信箱建立原語來建立乙個新信箱，建立者程序應給出信箱名字、信箱屬性（公用、私用、或共享）；對於共享信箱，還應給出共享者名字。用信箱撤銷原語來撤銷。

訊息的傳送和接收：

send(mailbox,message);//將乙個訊息傳送到指定信箱

receive(mailbox，message)；//從指定信箱中接收乙個訊息

信箱分類：

私用信箱：使用者程序建立，作為該程序的一部分（採用單向通訊鏈路。程序結束時信箱也消失，只能由傳送這傳到接收者）。擁有者有權讀訊息，其他使用者只能傳送。

公用信箱。它由os建立（系統執行期間，一直存在）。提供給系統中的所有核准程序使用。程序即可傳送也可接收。採用雙向通訊鏈路的信箱來實現。

共享信箱：由某程序建立，建立時提供共享程序（使用者）的名字。信箱的擁有者和共享者，都有權從信箱中取走傳送給自己的訊息。

信箱通訊時傳送程序和接收程序的關係：一對一關係：建立一條專用的通訊鏈路。多對一關係：服務程序與多個使用者程序之間進行互動，又稱為客戶/伺服器關係。一對多關係：乙個傳送程序與多個接收程序進行互動，使傳送程序可用廣播形式，向接受者傳送訊息。多對多關係：建立乙個公用信箱，多個程序投遞並取走自己的訊息。

管道通訊是共享檔案，連線乙個讀程序和乙個寫程序。管道通訊方式建立在檔案系統（放在外存，結束記憶體資源）的基礎上，利用共享檔案來連線兩個相互通訊的程序，此共享檔案稱為管道（pipe）。

管道是指用於連線乙個讀程序和乙個寫程序，以實現它們之間通訊的共享檔案。

管道通訊必需的協調能力：

（1）互斥。當乙個程序正在對管道進行讀/寫操作時，另乙個程序必須等待。

（2）同步（制約關係）。當寫（輸入）程序把一定量的資料（如4k）寫入管道後，便去睡眠等待（放棄cpu），直到讀（輸出）程序取走資料後再把它喚醒。當讀程序發現管道空時也應睡眠等待，直到寫程序將訊息寫入管道後，才將它喚醒。

（3）判斷對方是否存在。只有確定了對方存在時，方能進行通訊。

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