[發明專利]一種基于LINUX平臺下用戶層的IPC通信方法

在審

• 申請號: 202011272377.4
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112328412A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 金鑫;許剛;譚左紅;肖樂康;楊奇錕;王地偉;張明星;樊勇;萬小博;熊夢南;何洋
• 申請（專利權）人: 重慶航天工業有限公司
• 主分類號: G06F9/54
• 分類號: G06F9/54
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭云

本發明公開一種基于LINUX平臺下用戶層的IPC通信方法，包括S1：初始化LINUX系統中的線程通信信號并存放在結構體中；S2：發送線程獲取接收線程的句柄，將待發送的信息插入到接收線程內部的數據信息鏈表中，當全部插入完畢后，使發送線程處于休眠狀態，直到讀線程喚醒；S3：接收線程判斷是否有新的信息，若有則喚醒讀線程讀取接收線程句柄的數據信息鏈表的數據；若沒有則進入休眠狀態。本發明實現用戶層多進程實時通信，避免了用戶層到內核層、內核層到用戶層之間的數據拷貝，而且又包含了內核中的消息隊列的功能，尤其針對C/S架構中多個客戶端對一個服務端進行通信，降低了CPU的使用率，提高了整個系統的通信效率。

技術領域

本發明涉及通信控制技術領域，特別涉及一種基于LINUX平臺下用戶層的IPC通信方法。

背景技術

隨著通信技術的發展，對于多用戶、多任務的操作系統，進程間的通信(IPC,Inter-Process Communication)是整個系統得以有條不紊運作的基礎。Linux中雖然集成了無名管道(PIPE)、有名管道通信(FIFO)、內存映射、消息隊列、共享內存、信號量等多種通訊機制，但是每一種通信機制都有它的一定局限性。

例如無名管道是一種半雙工的通信方式，實現簡單，但數據只能單向流動，而且只能在具有親緣關系的進程之間通信；有名管道是以一種實現簡單的半雙工通信方式，相比無名管道它可以實現無親緣關系的進程之間通信；消息隊列是一種消息的鏈接表，存放在內核中并由消息隊列標識符標識，該通信機制克服了無名管道和有名管道的缺點，提供了一種類似信箱的作用，發送方不必等待接收方檢查它所收到的消息就可以繼續工作下去，接收方如果沒有收到信息也不需要等待，但消息隊列對每個數據塊都有一個最大長度限制，總數據塊大小也有限制，且不同進程的消息傳遞都是以內核作為中轉媒介，會出現大量的用戶層到內核層、內核層到用戶層之間的數據拷貝，對于進程較多的復雜程序來說，通信顯得性能較差；共享內存是在多個進程之間共享一塊內存空間，實現進程的交互通信和交換信息，但在創建的時候已經規定好固定大小，后期無法調整相應的空間，以及多個進程對該共享存儲訪問時，必須獲得鍵值Key才能訪問該共享內存，沒獲得的進程進入休眠等待，不適合高頻率讀寫操作的進程通信。

發明內容

針對現有技術中Linux系統通信效率較低的問題，本發明提出一種基于LINUX平臺下用戶層的IPC通信方法，采用線程信號量結合數據鏈表的方式，實現用戶層多進程實時通信，避免了用戶層到內核層、內核層到用戶層之間的數據拷貝，而且又包含了內核中的消息隊列的功能，當多個客戶端對一個服務端進行通信時，降低了CPU的使用率，提高了整個系統的效率。

為了實現上述目的，本發明提供以下技術方案：

一種基于LINUX平臺下用戶層的IPC通信方法，具體包括以下步驟：

S1：初始化LINUX系統中的線程通信信號并存放在結構體中；

S2：發送線程獲取接收線程的句柄，將待發送的信息插入到接收線程內部的數據信息鏈表中，當全部插入完畢后，使發送線程處于休眠狀態，直到讀線程喚醒；

S3：接收線程判斷是否有新的信息，若有則喚醒讀線程讀取接收線程內部的數據信息鏈表的數據；若沒有則進入休眠狀態。

優選的，所述S1具體包括：

S1-1：當LINUX系統中線程開始工作時，利用Linux系統函數創建線程互斥、讀線程信號量和寫線程信號量，生成該線程IPC通信的句柄以創建數據信息鏈表；

S1-2：初始化數據信息鏈表的讀寫位置和接收信息計數器，并創建結構體用于保存數據信息，該結構體的地址為線程通信的句柄。

優選的，所述S1-2中，定義變量A標識數據信息鏈表的讀位置，B標識數據信息鏈表的寫位置，C表示接收信息計數器接收的信息數量和接收信息的最大長度。