Protsessidevaheline side (IPC) OS-is

Autor: Nathaniel Brooks Nathaniel Brooks
Hours Ajakohastatud

⚡ Nutikas kokkuvõte

Protsessidevaheline kommunikatsioon (inglise keeles inter-process communication ehk IPC) on operatsioonisüsteemi mehhanismide kogum, mis võimaldab protsessidel ja lõimedel andmeid vahetada, tegevusi koordineerida ja toiminguid sünkroonida, olenemata sellest, kas need töötavad ühes arvutis või mitme võrguga ühendatud masina vahel.

  • 🔗 Määratlus: IPC võimaldab samaaegsetel protsessidel andmeid vahetada ja tööd koordineerida, nii et üks programm saab korraga käsitleda paljusid kasutaja päringuid.
  • 🛠️ Meetodid: Levinud lähenemisviiside hulka kuuluvad torud, sõnumiedastus, sõnumijärjekorrad, otsene ja kaudne suhtlus, jagatud mälu ja FIFO-d.
  • 🧠 Kaks mudelit: Jagatud mälu on kiireim lähenemisviis, kuid vajab sünkroniseerimist, samas kui sõnumiedastus on turvalisem ja töötab võrgustatud masinate vahel.
  • 🔔 Võtmesõnad: Semaphores signaalivad ja kontrollivad ressurssidele juurdepääsu, samas kui signaalid teavitavad numbriga tähistatud sihtprotsessi.
  • ⚙️ Miks see on oluline: IPC toetab modulaarsust, arvutuskiiruse suurendamist, privileegide eraldamist ja mugavat andmete jagamist protsesside vahel.
  • 🤖 Tehisintellekti nurk: Hajutatud tehisintellekti süsteemid tuginevad teenustevahelisele sõnumite edastamisele ja Copilot aitab genereerida toru-, sokli- ja jagatud mälukoodi.
Loe rohkem

Protsessidevaheline side (IPC) OS-is

Mis on protsessidevaheline suhtlus?

Protsessidevaheline side (IPC) IPC-d kasutatakse andmete vahetamiseks mitme lõime vahel ühes või mitmes protsessis või programmis. Protsessid võivad töötada ühes arvutis või mitmes võrguga ühendatud arvutis. IPC täielik vorm on protsessidevaheline kommunikatsioon.

See on programmeerimisliideste kogum, mis võimaldab programmeerijal koordineerida tegevusi erinevate programmiprotsesside vahel, mis saavad operatsioonisüsteemis samaaegselt töötada. See võimaldab ühel programmil samaaegselt käsitleda paljusid kasutajapäringuid.

Kuna iga kasutaja päring võib käivitada operatsioonisüsteemis mitu protsessi, võivad need protsessid pidada omavahel suhtlema. Igal IPC-lähenemisviisil on oma eelised ja piirangud, seega pole haruldane, et üks programm kasutab mitut IPC-meetodit.

Protsessidevahelise suhtluse lähenemisviisid

Siin on mõned olulised protsessidevahelise suhtluse meetodid:

Protsessidevahelise suhtluse lähenemisviisid

Protsessidevahelise suhtluse lähenemisviisid

Torud

Kahe omavahel seotud protsessi vaheliseks suhtluseks kasutatakse laialdaselt toru. See on pooldupleksmeetod, kus esimene protsess suhtleb teise protsessiga. Täisduplekskommunikatsiooni saavutamiseks on aga vaja teist toru.

Sõnumi edastamine

See on mehhanism protsesside suhtlemiseks ja sünkroniseerimiseks. Sõnumite edastamise abil suhtlevad protsessid omavahel ilma jagatud muutujaid kasutamata.

IPC mehhanism pakub kahte toimingut:

  • Saada (sõnum) — sõnumi suurus võib olla fikseeritud või muutuv
  • Vastuvõtt (sõnum)

Sõnumijärjekorrad

Sõnumijärjekord on lingitud loend sõnumitest, mis on salvestatud tuum. See tuvastatakse sõnumijärjekorra identifikaatoriga. See meetod pakub sidet ühe või mitme täisdupleksvõimsusega protsessi vahel.

Otsene Side

Seda tüüpi protsessidevahelises suhtluses peavad protsessid üksteist selgesõnaliselt nimetama. Selle meetodi puhul luuakse link kahe omavahel suhtleva protsessi vahel ja iga paari vahel on ainult üks link.

Kaudne suhtlus

Kaudne side luuakse ainult siis, kui protsessidel on ühine postkast. Iga protsesside paar saab jagada mitut sideühendust ja üks link saab suhelda paljude protsessidega. Link võib olla kahesuunaline või ühesuunaline.

Jagatud mälu

Jagatud mälu on mälupiirkond, mida jagavad kaks või enam protsessi. Seda mälu tuleb samaaegse juurdepääsu eest kaitsta, sünkroniseerides seda kasutavad protsessid.

FIFO

FIFO-meetodit kasutatakse kahe omavahel mitteseotud protsessi vaheliseks suhtluseks. See on täisdupleksmeetod, mis tähendab, et esimene protsess saab suhelda teise protsessiga ja ka vastupidine võib juhtuda.

SEOTUD ARTIKLID

Miks IPC?

Siin on põhjused, miks teabe jagamiseks kasutatakse protsessidevahelist suhtlusprotokolli:

  • See aitab kiirendada modulaarsust.
  • Arvutuslik kiirendus.
  • Privileegide eraldamine.
  • Mugavus.
  • See aitab protsessidel ja operatsioonisüsteemil omavahel suhelda ning oma tegevusi sünkroonida.

IPC-s kasutatud terminid

Järgnevalt on toodud mõned olulised IPC-s kasutatavad terminid:

Semaphores: Semafor on signaalimismehhanism. See operatsioonisüsteemi meetod kas lubab või keelab juurdepääsu ressursile, olenevalt selle seadistusest.

Signals: Signaal on meetod mitme protsessi vaheliseks suhtluseks signaalimise teel. Lähteprotsess saadab signaali, mis tuntakse ära numbri järgi, ja sihtprotsess käsitleb seda.

Lugemissoovitus: Mis on Semaphore? Binaarsed loendustüübid koos näitega

Mis on nagu FIFOS ja erinevalt FIFOS-ist

Järgmises tabelis võrreldakse sarnaseid ja erinevaid FIFO-sid:

Nagu FIFOS Erinevalt FIFOS-ist
See järgib FIFO meetodit. See kasutab meetodit teatud kiireloomuliste sõnumite kättesaamiseks enne nende kohalejõudmist.
FIFO eksisteerib sõltumatult nii saatmis- kui ka vastuvõtuprotsessidest. Alati valmis, seega pole vaja seda avada ega sulgeda.
Võimaldab andmeedastust sõltumatute protsesside vahel. Avamise ja sulgemise vahel pole sünkroniseerimisprobleeme.

KKK

Sokkel on side lõpp-punkt, mida identifitseeritakse IP-aadressi ja pordi numbriga. Sokkelid võimaldavad protsessidel andmeid vahetada samal masinal või võrgu kaudu, mis teeb neist levinud IPC-meetodi hajutatud ja klient-server süsteemides.

Kui protsessid jagavad ressursse, näiteks mälu, hoiab sünkroniseerimine nende juurdepääsu korrastatuna. See hoiab ära võidujooksu tingimused ja ebajärjekindlad andmed, kasutades selliseid tööriistu nagu semaforid, mutexid ja lukud, nii et jagatud andmeid saab korraga uuendada ainult üks protsess.

Toru ühendab kahte omavahel seotud protsessi, on nimetu ja eksisteerib ainult nende protsesside töötamise ajal. Nimega torul ehk FIFO-l on failisüsteemis nimi, see püsib ka pärast protsesside lõppu ja võimaldab omavahel mitteseotud protsessidel omavahel suhelda.

Kernel loob ja haldab IPC-objekte, näiteks sõnumijärjekordi, jagatud mälu segmente ja semafore. See jõustab juurdepääsuõigused ja sõnumite edastamiseks kopeerib andmeid protsesside vahel, et need saaksid turvaliselt suhelda ilma otsese juurdepääsuta üksteise mälule.

Võidujooksutingimus tekib siis, kui kaks või enam protsessi pääsevad samaaegselt juurde jagatud andmetele ja tulemus sõltub nende ajastusest. Nõuetekohane sünkroniseerimine semafooride või lukkudega hoiab ära ebajärjekindla väljundi, mida võidujooksutingimus võib põhjustada.

Tehisintellekti süsteemid jagavad töö paljude protsesside vahel, seega liigutavad sõnumiedastus ja jagatud mälu andmeid andmete laadimise, treenimise ja mudeli serveerimise komponentide vahel. Hajutatud masinõppe raamistikud tuginevad IPC-le, et koordineerida GPU-sid ja teenuseid võrgustatud masinate vahel.

Jah. GitHub Copilot saab C-keeles genereerida toru-, sokli-, sõnumijärjekorra- ja jagatud mälu näiteid. Pythonvõi Javakoos sünkroniseerimisloogikaga. Arendajad peaksid koodi ikkagi testima ummikseisude, võidujooksu tingimuste ja IPC-ressursside korrektse puhastamise suhtes.

IPC on üldine meetodite kogum, mis võimaldab protsessidel andmeid vahetada ühes masinas või võrgus. Remote Procedure Call (RPC) on üks selline meetod, mis võimaldab programmil kutsuda protseduuri teises protsessis või kaugarvutis nii, nagu see oleks kohalik.

Võta see postitus kokku järgmiselt: