嵌入式系统设计师学习笔记十五：进程管理⑥

任务间的通信

任务之间为了协调工作，需要相互交换数据和控制信息。

任务之间的通信可以分为两种类型：

①低级通信：只能传递状态和整数值等控制信息，例如信号量机制，异步信号机制等

②高级通信：能够传输任意数量的数据，主要有三类：共享内存、消息传递和管道。

共享内存：

各个任务共享其地址空间中的某些部分，在此区域，可以任意读写和使用任意的数据结构，把它看成一个通用的缓冲区。

使用共享内存来传送数据时，通常需和任务间的互斥机制结合起来，以免产生竞争条件，确保数据顺利传送。

消息传递：

消息：内存空间中一段长度可变的缓冲区，其长度和内容均可以由用户定义，其内容可以是实际的数据、数据块的指针或空。

对消息内容的解释由应用程序完成。
①从操作系统观点看，消息没有定义的格式，所有的消息都是字节流，没有特定的含义。
②从应用观点看，根据应用定义的消息格式，消息被解释成特定的含义。
应用可以只把消息当成一个标志，这时消息机制用于实现同步。

消息传递：
任务与任务之间通过发送和接收信息来交换信息。

消息机制由操作系统来维护，包括定义寻址方式、认证协议、消息的数量等。

一般提供2个基本操作：
①send操作：发送一条消息
②receive操作：接收一条消息

任务间的通信方式：

直接通信：在通讯过程中双方必须明确地知道（命名）彼此：
Send（P，message) —— 发送一个消息到任务P
Receive（Q，message）—— 从任务Q接收一个消息

间接通信：通信双方不需要指出消息的来源或去向，而通过中间机制来通信。
如：
send（A,message）—— 发送一个消息给邮箱A
receive（A,message）—— 从邮箱A接收一个消息

一些操作系统内核把消息进一步分为：邮箱和消息队列。

邮箱仅能存放单条消息，它提供了一种低开销的机制来传送信息。每个邮箱可以保存一条大小为若干字节的消息。

消息队列可存放若干消息，提供了一种任务间缓冲通信的方法，间接通信方式。

消息队列状态图：

管道（pipe）

管道是提供非结构化数据交换和实现任务间同步的内核对象。在传统的实现中，管道是单向数据交换设施。
①数据在管道内像一个非结构字节流，按FIFO的次序从管道中读出。
②当管道空时，阻塞读者，当管道满时，阻塞写者。

管道允许有多个读者和写者。

管道的状态图：

管道与消息队列的区别：

①管道不存储多个消息，它存储的数据时非结构化的字节流；

②管道中的数据严格地遵循先进先出的顺序；

③管道支持选择（select）操作，而消息队列不支持。