2.1.5 进程间通信
进程拥有各自独立的地址空间，为了协同完成一项工作，它们需要一种“桥梁”把数据与事件在彼此之间安全、高效地传递。常见的做法大致有四类：把一块内存区域共享出来供多个进程直接读写；让进程通过“发送／接收”消息进行互动；用内核维护的“管道缓冲区”串联起数据流；以及用“信号”这种异步通知方式传达事件。下面依次展开，并配以流程示意图，便于将抽象概念与运行时行为对应起来。
2.1.5.1 共享内存
当通信的目标是“大量数据的高效传递”，最直接的方案就是让多个进程看到同一片内存区域。共享内存的优势在于“零拷贝”：数据无需在内核与用户空间来回搬运，生产者写入的内容，消费者在自己的地址空间就能立刻读到。需要注意的是，高效往往伴随风险——由于彼此直接读写同一片区域，读写时序必须“先约法、后协作”，否则很容易出现数据覆盖或读到一半的“脏”内容。
为了把共享内存用得稳妥，通常会把操作分成几个清晰的步骤，并配合同步机制约束访问次序：
（1）创建／获取：一方创建共享区并获得“标识”；其他参与者据此获取同一共享区。
（2）附加／映射：各进程把共享区“挂接”到自己的地址空间，得到可读写的内存起始地址。
（3）读写／同步：生产者写入、消费者读取，但读写之间需要同步（如互斥锁、条件变量或信号量）保证原子性与可见性。
（4）分离／删除：通信结束，各方把共享区从本进程地址空间分离；当不再需要时由创建方删除共享区。
要点提示（与图关键词一致）：“创建／获取—附加／映射—读写—同步—分离／删除”是共享内存的基本节拍；其中“同步”不可缺位，它决定了数据是否被有序地生产与消费。
2.1.5.2 消息传递
如果把共享内存比作“共用一张桌子”，消息传递更像是“写好便条再递给对方”。进程通过系统提供的“发送／接收”原语进行通信，消息在内核维护的**消息队列／信箱（端口）**中排队，接收方按需取走。这种方式的优点是隔离清晰、边界明确——每条消息都有格式和长度，不同进程不会直接触碰彼此的地址空间；代价是需要内核在收发之间搬运与排队，吞吐上不如共享内存。
在实际使用中，常围绕两个问题进行取舍：其一是寻址方式——直接把消息发给对方，还是发到一个信箱（端口）再由对方领取；其二是阻塞语义——当队列已满或为空时，发送／接收是否阻塞等待，抑或返回一个可重试的结果。无论采用何种变体，核心节拍都离不开“发送—排队—接收”。
**要点提示（与图关键词一致）：**消息经由“发送”进入“信箱／消息队列”，在其中“排队”，最终被目标进程“接收”。围绕“排队”可选择阻塞或非阻塞策略，以平衡实时性与实现复杂度。
2.1.5.3 管道
当通信呈现稳定的“一端生产、另一端消费”的数据流形态时，“管道”是最顺手的工具。可以把管道理解为内核维护的一段管道缓冲区：写端把数据“写入”，读端从另一头“读取”。匿名管道通常用于有亲缘关系的进程之间（例如父子进程），命名管道（FIFO）则允许无亲缘的进程通过路径名相会。管道天然是字节流，强调顺序到达；也正因如此，它特别适合“串联工具”的场景。
为了把管道的行为说清楚，抓住三个关键点就够了：
（1）方向与缓冲：经典管道是单向的，数据经由“写入”进入管道缓冲区，再被另一端“读取”。
（2）阻塞语义：缓冲区“写满”时写端会阻塞，缓冲区“读空”时读端会阻塞；非阻塞模式下则返回可重试的状态。
（3）端点关闭：当“写端关闭”而读端仍在读取时，将读到“结束标记（EOF）”；当“读端关闭”而写端继续写入时，写端会收到错误以示对端已不存在。
写入
读取
写满
读空
写端关闭
读端关闭
写端进程
管道缓冲区
读端进程
结束标记
写入错误
要点提示（与图关键词一致）：“写入—管道缓冲区—读取”是主通路；“写满／读空”对应阻塞点；“写端关闭／读端关闭”定义了结束与错误的语义。
2.1.5.4 信号
前面的三种方式主要用于“传数据”，而信号更像“传事件”。当某个重要事件发生时（例如用户按下中断键、定时器到期、子进程退出、进程间显式发送），系统把一个信号编号投递给目标进程。目标进程要么按默认动作处理（如终止、忽略），要么执行预先注册的自定义处理器。与前述同步通信不同，信号是异步的：它可能随时到来，打断当前执行路径，先处理“紧急事务”再返回原处继续。
把信号的生命历程拆开看，更便于理解其运行时行为：
（1）产生：事件触发或进程显式发送，一个特定的信号被“生成”。
（2）投递：内核把该信号“投递”到目标进程，若该信号被“屏蔽”，则暂时处于“挂起”状态。
（3）递达／处理：当信号通过屏蔽检查后“递达”，进程要么执行“默认动作”，要么进入“自定义处理器”；处理完毕后返回原先的执行点。
要点提示（与图关键词一致）：“产生—投递—屏蔽／挂起—递达—处理（默认动作／自定义处理器）”给出了信号从出现到落地的完整链条；把握“屏蔽与挂起”的配合，才能解释“为什么信号没有立刻触发处理”的现象。
小结式提醒：四类 IPC 的核心差异在于“数据走哪里、谁在排队、何时阻塞、如何收尾”。共享内存强调直接读写＋同步；消息传递强调发送／接收＋排队；管道强调字节流＋缓冲语义；信号强调异步事件＋默认／自定义处理。掌握每个关键词在图中的位置，做题时就能把场景迅速映射到正确的通信机制。
