Межпроцессное взаимодействие

Система распределенных вычислений , которая соединяет множество персональных компьютеров через Интернет посредством межпроцессной сетевой связи.

В информатике операционной межпроцессное взаимодействие ( IPC ), также называемое межпроцессным взаимодействием , — это механизмы, предоставляемые системой для процессам управления общими данными. Обычно приложения могут использовать IPC, которые подразделяются на клиенты и серверы , где клиент запрашивает данные, а сервер отвечает на запросы клиента. ^{[ 1 ]} Многие приложения являются одновременно клиентами и серверами, как это обычно бывает в распределенных вычислениях .

IPC очень важен для процесса проектирования микроядер и наноядер , которые уменьшают количество функций, предоставляемых ядром. Эти функциональные возможности затем реализуются путем взаимодействия с серверами через IPC, что приводит к значительному увеличению объема связи по сравнению с обычным монолитным ядром. Интерфейсы IPC обычно включают в себя переменные аналитические структуры. Эти процессы обеспечивают совместимость многовекторных протоколов, на которых основаны модели IPC. ^{[ 2 ]}

Механизм IPC бывает синхронным или асинхронным. Примитивы синхронизации могут использоваться для обеспечения синхронного поведения с асинхронным механизмом IPC.

Подходы

Различные подходы к IPC были адаптированы к различным требованиям к программному обеспечению , таким как производительность , модульность и системные условия, такие как пропускная способность сети и задержка . ^{[ 1 ]}

Метод	Краткое описание	Предоставляется ( операционными системами или другими средами)
Файл	Запись, хранящаяся на диске, или запись, синтезируемая по требованию файловым сервером, к которой могут получить доступ несколько процессов.	Большинство операционных систем
Файл связи	Уникальная форма IPC конца 1960-х годов, которая больше всего напоминает Plan 9 . протокол 9P	Дартмутская система разделения времени
Сигнал ; также асинхронная системная ловушка	Системное сообщение, отправляемое от одного процесса к другому, обычно не используемое для передачи данных, а вместо этого используемое для удаленного управления партнерским процессом.	Большинство операционных систем
Розетка	Данные передаются через сетевой интерфейс либо в другой процесс на том же компьютере, либо на другой компьютер в сети. Потоково-ориентированный ( TCP ; данные, записываемые через сокет, требуют форматирования для сохранения границ сообщения) или, реже, ориентированный на сообщения ( UDP , SCTP ).	Большинство операционных систем
Доменный сокет Unix	Похож на интернет-сокет, но все взаимодействие происходит внутри ядра. Доменные сокеты используют файловую систему в качестве адресного пространства. Процессы ссылаются на сокет домена как на индексный дескриптор , и несколько процессов могут взаимодействовать с одним сокетом.	Все операционные системы POSIX и Windows 10. ^{[ 3 ]}
Очередь сообщений	Поток данных, аналогичный сокету, но обычно сохраняющий границы сообщений. Обычно они реализуются операционной системой и позволяют нескольким процессам читать и записывать в очередь сообщений без прямого подключения друг к другу.	Большинство операционных систем
Анонимная трубка	Однонаправленный канал данных, использующий стандартный ввод и вывод . Данные, записываемые в конец канала записи, буферизуются операционной системой до тех пор, пока они не будут прочитаны из конца канала чтения. Двусторонняя связь между процессами может быть достигнута за счет использования двух каналов в противоположных «направлениях».	Все системы POSIX , Windows
Именованная труба	Канал, который рассматривается как файл. Вместо использования стандартного ввода и вывода, как в случае с анонимным каналом, процессы пишут и читают из именованного канала, как если бы это был обычный файл.	Все системы POSIX, Windows, AmigaOS 2.0+.
Общая память	Многим процессам предоставляется доступ к одному и тому же блоку памяти , что создает общий буфер для взаимодействия процессов друг с другом.	Все системы POSIX, Windows
Передача сообщений	Позволяет нескольким программам взаимодействовать с использованием очередей сообщений и/или каналов, не управляемых ОС. Обычно используется в моделях параллелизма.	Используется в LPC , RPC , RMI и MPI парадигмах , Java RMI , CORBA , COM , DDS , MSMQ , MailSlots , QNX и других.
Файл, отображаемый в памяти	Файл, сопоставленный с оперативной памятью , может быть изменен путем непосредственного изменения адреса памяти, а не вывода в поток. Он имеет те же преимущества, что и стандартный файл .	Все системы POSIX, Windows

Приложения

Интерфейсы удаленного вызова процедур

( Java Удаленный вызов методов RMI)
ОНК РПК
XML-RPC или SOAP
JSON-RPC
Шина сообщений (Mbus) (определена в RFC 3259) (не путать с M-Bus )
Удаленное взаимодействие .NET
gRPC

Стек связи платформы

Ниже приведены системы обмена сообщениями и информационные системы, которые используют механизмы IPC, но сами не реализуют IPC:

KDE ( DCOP Протокол связи с рабочим столом ) – устаревший по D-Bus
D-шина
OpenWrt использует ubus архитектуру микрошины
MCAPI API многоядерных коммуникаций
SIMPL Проект синхронного межпроцессного обмена сообщениями для Linux (SIMPL)
9P (протокол файловой системы Plan 9)
Распределенная вычислительная среда (DCE)
Бережливость
ZeroC Механизм интернет-коммуникаций (ICE)
ØMQ
Enduro/X Промежуточное ПО
ЯМИ4
Enlightenment_(программное обеспечение) E16 использует eesh в качестве IPC

Стек связи операционной системы

Ниже приведены API-интерфейсы, специфичные для платформы или языка программирования:

Apple Computer от Мероприятия Apple , ранее известные как Interapplication Communications (IAC)
ARexx порты
от Enea LINX для Linux (с открытым исходным кодом), а также различные DSP и процессоры общего назначения под OSE.
Mach ядра Порты Mach
Microsoft ActiveX ( , объектная модель компонентов (COM), сервер транзакций Microsoft ( COM+ ), объектная модель распределенных компонентов (DCOM), динамический обмен данными (DDE), связывание и внедрение объектов OLE), анонимные каналы , именованные каналы , локальные процедуры Вызов , MailSlots , цикл сообщений , MSRPC , удаленное взаимодействие .NET и Windows Communication Foundation (WCF)
Novell от SPX
POSIX mmap , очереди сообщений , семафоры , ^{[ 4 ]} и общая память
ОС RISC Сообщения
Солярис Двери
Очереди сообщений System V , семафоры и общая память
Прозрачное межпроцессное взаимодействие Linux (TIPC)
OpenBinder Открыть подшивку
QNX Служба PPS (постоянная публикация/подписка)

Распределенные объектные модели

Ниже приведены API-интерфейсы, специфичные для платформы или языка программирования, которые используют IPC, но сами не реализуют его:

Libt2n для C++ только под Linux, обрабатывает сложные объекты и исключения.
PHP -сессии
Распределенный Ruby
Общая архитектура брокера объектных запросов (CORBA)
объекты Асинхронный IPC Electron разделяет JSON между основным процессом и процессом рендеринга. ^{[ 5 ]}

См. также

Ссылки

Стивенс, Ричард . Сетевое программирование UNIX, Том 2, Второе издание: Межпроцессные коммуникации. Прентис Холл, 1999. ISBN 0-13-081081-9
У. Рамачандран, М. Соломон, М. Вернон Аппаратная поддержка межпроцессного взаимодействия. Материалы 14-го ежегодного международного симпозиума по компьютерной архитектуре. Питтсбург, Пенсильвания, США. Страницы: 178 - 188. Год издания: 1987. ISBN 0-8186-0776-9
Кровелла, М. Бьянкини, Р. ЛеБлан, Т. Маркатос, Э. Вишневски, Р. Использование соотношения количества коммуникаций и вычислений при разработке параллельных программ и прогнозировании производительности, 1–4 декабря 1992 г., стр. 238–245. ISBN 0-8186-3200-3

^ Jump up to: ^а ^б «Межпроцессные коммуникации» . Майкрософт.
^ Камурати, П. (1993). «Межпроцессное взаимодействие для проектирования системного уровня». Международный семинар по кодированию аппаратного и программного обеспечения .
^ «Взаимодействие Windows/WSL с AF_UNIX» . Майкрософт. 7 февраля 2018 года . Проверено 25 мая 2018 г.
^ " Параллельное программирование - связь между процессами "
^ «IpcMain | Электрон» .

Внешние ссылки

Справочная страница Linux ipc(5), описывающая System V IPC
Windows IPC
IPC доступен с использованием Qt
Сетевое программирование Unix (Том 2: Межпроцессные коммуникации) У. Ричарда Стивенса
Межпроцессное взаимодействие и каналы в C
DIPC, распределенная система V IPC

[microsoft.com-1] Jump up to: ^а ^б «Межпроцессные коммуникации» . Майкрософт.

[2] Камурати, П. (1993). «Межпроцессное взаимодействие для проектирования системного уровня». Международный семинар по кодированию аппаратного и программного обеспечения .

[3] «Взаимодействие Windows/WSL с AF_UNIX» . Майкрософт. 7 февраля 2018 года . Проверено 25 мая 2018 г.

[4] " Параллельное программирование - связь между процессами "

[5] «IpcMain | Электрон» .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

v т и Межпроцессное взаимодействие
Data exchange among threads in computer programs
Methods	File Memory-mapped file Message passing Message queue and mailbox Named pipe Anonymous pipe Pipe Semaphore Shared memory Signal Sockets Network Unix
Protocols and standards	Apple events COM+ CORBA D-Bus DDS DCE ICE OpenBinder Sun RPC POSIX (various methods) SOAP REST Thrift TIPC XML-RPC
Software libraries and frameworks	D-Bus libevent SIMPL LINX