Linux进程间通信（IPC）全解析：从管道到 Socket，一篇讲透
在Linux世界里，进程并非孤立存在。无论是后台服务协作（如Web服务器与数据库）、命令行工具联动（如ps | grep），还是复杂应用的模块通信，都离不开进程间通信（IPC，Inter-Process Communication）。
今天我们就来系统梳理Linux中最常用的6种IPC方式，从原理到实例，从流程到适用场景，帮你彻底搞懂进程间如何“对话”。
一、管道：最简单的“单向传送带”
管道是Linux中最古老的IPC方式，本质是内核中的一块缓冲区，类似“传送带”——数据从一端写入，从另一端读出。
1.匿名管道（Pipe）：只认“自家人”
特点：
•半双工（数据只能单向流动），需创建两个管道实现双向通信；
•仅用于有亲缘关系的进程（父子、兄弟进程，通过fork继承管道描述符）；
•随进程退出自动销毁，不占用磁盘空间。
实例：父子进程用匿名管道聊天
父进程写消息，子进程读消息：
#include#include #include intmain(){ intpipefd[2]; // 管道描述符：[0]读端，[1]写端 pipe(pipefd); // 创建匿名管道 pid_tpid = fork(); // 创建子进程（继承管道描述符） if(pid ==0) { // 子进程：读数据 close(pipefd[1]); // 关闭写端（只需要读） charbuf[100]; read(pipefd[0], buf,sizeof(buf)); // 从管道读 printf("子进程收到：%sn", buf); close(pipefd[0]); }else{ // 父进程：写数据 close(pipefd[0]); // 关闭读端（只需要写） char*msg ="Hi，我是父进程！"; write(pipefd[1], msg,strlen(msg)+1); // 写入管道 close(pipefd[1]); } return0;}
通信流程：
2.命名管道（FIFO）：陌生人也能聊
特点：
•与匿名管道功能类似，但通过文件系统中的路径标识（如/tmp/myfifo）；
•可用于无亲缘关系的进程（只要知道FIFO路径就能通信）；
•是特殊文件（用mkfifo创建），但数据仍存于内存，不落地。
实例：两个独立进程通过FIFO通信
写进程（writer.c）：
#include#include #include #include intmain(){ mkfifo("/tmp/myfifo",0666); // 创建FIFO文件 intfd =open("/tmp/myfifo", O_WRONLY); // 打开写端 char*msg ="来自陌生进程的消息"; write(fd, msg,strlen(msg)+1); close(fd); return0;}
读进程（reader.c）：
#include#include #include #include intmain(){ intfd =open("/tmp/myfifo", O_RDONLY); // 打开读端（会阻塞到有写端打开） charbuf[100]; read(fd, buf,sizeof(buf)); printf("收到：%sn", buf); close(fd); return0;}
通信流程：
二、信号：进程间的“紧急电报”
信号是Linux中最“轻量”的IPC方式，用于通知进程发生了某种事件（如异常、用户指令），类似“紧急电报”。
特点：
•异步通信（无需进程主动等待）；
•携带信息少（仅一个信号编号）；
•内核负责递送（进程可注册处理函数）。
常用信号：
•SIGINT（2）：用户按Ctrl+C，默认终止进程；
•SIGTERM（15）：请求进程终止（默认行为）；
•SIGUSR1/SIGUSR2（10/12）：用户自定义信号。
实例：进程A给进程B发“自定义电报”
进程B（接收方）：
#include#include // 信号处理函数voidhandle_usr1(intsig){ printf("收到SIGUSR1信号！n");}intmain(){ signal(SIGUSR1, handle_usr1); // 注册信号处理函数 printf("我是进程B，PID：%d，等待信号...n",getpid()); while(1); // 无限循环等待 return0;}
进程A（发送方）：
#include#include intmain(){ pid_tb_pid =12345; // 进程B的PID（需替换为实际值） kill(b_pid, SIGUSR1); // 发送SIGUSR1信号给B printf("已发送SIGUSR1给进程%dn", b_pid); return0;}
通信流程：
三、共享内存：最快的“公共黑板”
共享内存是速度最快的IPC方式——多个进程直接访问同一块物理内存，无需内核“中转”数据。
特点：
•无数据拷贝（直接操作内存），效率极高；
•需要同步机制（如信号量）防止“同时写”冲突；
•由内核管理（用shmget创建，shmctl销毁）。
实例：两个进程共享一块内存
写进程（shm_write.c）：
#include#include #include intmain(){ key_tkey =ftok(".",123); // 生成唯一键值 intshmid =shmget(key,1024, IPC_CREAT|0666); // 创建共享内存（大小1024字节） char*shmaddr =shmat(shmid,NULL,0); // 关联到进程地址空间 strcpy(shmaddr,"共享内存中的数据"); // 写入数据 shmdt(shmaddr); // 解除关联 return0;}
读进程（shm_read.c）：
#include#include intmain(){ key_tkey =ftok(".",123); // 相同键值 intshmid =shmget(key,1024,0666); // 获取共享内存 char*shmaddr =shmat(shmid,NULL,0); // 关联到地址空间 printf("读到共享数据：%sn", shmaddr); // 读取数据 shmdt(shmaddr); // 解除关联 shmctl(shmid, IPC_RMID,NULL); // 删除共享内存 return0;}
通信流程：
四、消息队列：带“标签”的“邮件箱”
消息队列是内核中的消息链表，每个消息有“类型标签”，进程可按类型接收，类似“带标签的邮件箱”。
特点：
•数据有结构（消息类型+数据），支持按类型读取；
•异步通信（发送方无需等待接收方）；
•有大小限制（内核参数MSGMAX控制单条消息最大长度）。
实例：按类型发送/接收消息
发送进程（msg_send.c）：
#include#include #include // 消息结构（必须以long mtype开头）structmsgbuf{ longmtype; // 消息类型（正数） charmtext[100]; // 消息内容};intmain(){ key_tkey =ftok(".",456); intmsqid =msgget(key, IPC_CREAT|0666); // 创建消息队列 structmsgbufmsg; msg.mtype =1; // 类型为1 strcpy(msg.mtext,"类型1的消息"); msgsnd(msqid, &msg,sizeof(msg.mtext),0); // 发送消息 return0;}
接收进程（msg_recv.c）：
#include#include structmsgbuf{ longmtype; charmtext[100];};intmain(){ key_tkey =ftok(".",456); intmsqid =msgget(key,0666); // 获取消息队列 structmsgbufmsg; msgrcv(msqid, &msg,sizeof(msg.mtext),1,0); // 只接收类型1的消息 printf("收到类型%d的消息：%sn", msg.mtype, msg.mtext); msgctl(msqid, IPC_RMID,NULL); // 删除消息队列 return0;}
通信流程：
五、信号量：进程同步的“红绿灯”
信号量不是用于传递数据，而是控制多个进程对共享资源的访问（如共享内存、文件），类似“红绿灯”。
核心概念：
•信号量值（semaphore）：>=0的整数，代表“可用资源数”；
•P操作（等待）：信号量值- 1，若值< 0 则阻塞；
•V操作（释放）：信号量值+ 1，若有进程阻塞则唤醒。
实例：用信号量保护共享内存
（基于共享内存，添加信号量控制）：
#include// 定义P/V操作（简化版）voidP(intsemid){ structsembufs = {0,-1,0}; // 第0个信号量，-1（P操作） semop(semid, &s,1);}voidV(intsemid){ structsembufs = {0,1,0}; // +1（V操作） semop(semid, &s,1);}// 初始化信号量（值为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个信号量值设为1 returnsemid;}// 写进程在访问共享内存前P，写完V；读进程同理
同步流程：
六、Socket：跨主机通信的“万能接口”
Socket（套接字）是最灵活的IPC方式，不仅支持同一主机的进程通信，还能跨网络（如服务器与客户端）。
特点：
•支持TCP（可靠、面向连接）和UDP（不可靠、无连接）；
•本地通信可用AF_UNIX协议（通过文件路径标识）；
实例：本地Socket通信（AF_UNIX）
服务器（sock_server.c）：
#include#include #include #include #include intmain(){ intsockfd =socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM,0); // 创建本地套接字 structsockaddr_unaddr; addr.sun_family = AF_UNIX; strcpy(addr.sun_path,"/tmp/mysock"); // 本地路径 bind(sockfd, (structsockaddr*)&addr,sizeof(addr)); // 绑定 listen(sockfd,5); // 监听 intconnfd =accept(sockfd,NULL,NULL); // 接受连接 charbuf[100]; read(connfd, buf,sizeof(buf)); printf("收到：%sn", buf); close(connfd); close(sockfd); unlink("/tmp/mysock"); // 删除套接字文件 return0;}
客户端（sock_client.c）：
#include#include #include #include #include intmain(){ 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)); // 连接服务器 char*msg ="本地Socket消息"; write(sockfd, msg,strlen(msg)+1); close(sockfd); return0;}
通信流程：
总结：如何选择合适的IPC方式？
| 方式 | 速度 | 复杂度 | 适用场景 |
| 匿名管道 | 中 | 低 | 父子进程简单单向通信 |
| 命名管道 | 中 | 中 | 无亲缘关系进程简单通信 |
| 信号 | 快（异步） | 低 | 事件通知（如异常、退出） |
| 共享内存 | 最快 | 高（需同步） | 高频、大数据量共享 |
| 消息队列 | 中 | 中 | 需按类型传递消息的场景 |
| 信号量 | 快 | 中 | 进程同步与互斥（配合其他IPC） |
| Socket | 较慢 | 高 | 跨主机或复杂通信（如网络服务） |
进程间通信是Linux开发的核心基础，理解每种方式的优缺点，才能在实际场景中“对症下药”。比如日志收集可用命名管道，实时数据共享用共享内存+信号量，网络服务则离不开Socket。
你在开发中用过哪种IPC方式？遇到过哪些坑？欢迎在评论区交流～
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