操作系统会为每一个创建的进程分配一个独立的地址空间,不同进程的地址空间是完全隔离的,因此如果不加其他的措施,他们完全感觉不到彼此的存在。那么进程之间怎么进行通信?他们之间的关联是怎样的?实现原理是什么?本文就来借助Python简单的聊一下进程之间的通信?还是那句话,原理是相同的,希望能透过具体的例子来体会一下本质的东西。
下面尽量以简单的方式介绍一下每一类通信方式,具体的细节可以参照文档使用;
1. 管道
先来看一下最简单、古老的一种IPC:管道。通常指的是无名管道,本质上可以看做一种文件,只存在于内存当中,不会存盘。不同进程通过系统提供的接口来向管道中读取或者写入数据。
也就是说我们通过这样一个中间介质为进程提供交流的方式。无名管道的局限在于一般只用于有直接关联关系的父子进程。下面通过一个简单的例子来看一下其用法。
from multiprocessing import Process, Pipe def pstart(pname, conn): conn.send("Data@subprocess") print(conn.recv()) # Data@parentprocess if __name__ == '__main__': conn1, conn2 = Pipe(True) sub_proc = Process(target=pstart, args=('subprocess', conn2,)) sub_proc.start() print (conn1.recv()) # Data@subprocess conn1.send("Data@parentprocess") sub_proc.join()
管道通信三步曲:
- 创建Pipe,得到两个connection对象conn1和conn2;
- 父进程持有conn1,将conn2传递给子进程;
- 父子进程通过对持有的connection对象进行send和recv操作以进行数据传递和接受;
上面我们创建的是全双工管道,也可以创建半双工管道,具体使用可以参照官网描述:
Returns a pair
(conn1, conn2)
ofConnection
objects representing the ends of a pipe.If duplex is
True
(the default) then the pipe is bidirectional. If duplex isFalse
then the pipe is unidirectional:conn1
can only be used for receiving messages andconn2
can only be used for sending messages.
2. 具名管道(FIFO)
上面介绍的管道主要用于有直接关系的进程,局限性比较大。下面来看一下可以在任意进程间进行通信的具名管道。
由于window平台上os模块没有mkfifo属性,因此这个例子只能在linux上运行(测试环境 CentOS 7, Python 2.7.5):
#!/usr/bin/python import os, time from multiprocessing import Process input_pipe = "./pipe.in" output_pipe = "./pipe.out" def consumer(): if os.path.exists(input_pipe): os.remove(input_pipe) if os.path.exists(output_pipe): os.remove(output_pipe) os.mkfifo(output_pipe) os.mkfifo(input_pipe) in1 = os.open(input_pipe, os.O_RDONLY) # read from pipe.in out1 = os.open(output_pipe, os.O_SYNC | os.O_CREAT | os.O_RDWR) while True: read_data = os.read(in1, 1024) print("received data from pipe.in: %s @consumer" % read_data) if len(read_data) == 0: time.sleep(1) continue if "exit" in read_data: break os.write(out1, read_data) os.close(in1) os.close(out1) def producer(): in2 = None out2 = os.open(input_pipe, os.O_SYNC | os.O_CREAT | os.O_RDWR) for i in range(1, 4): msg = "msg " + str(i) len_send = os.write(out2, msg) print("------product msg: %s by producer------" % msg) if in2 is None: in2 = os.open(output_pipe, os.O_RDONLY) # read from pipe.out data = os.read(in2, 1024) if len(data) == 0: break print("received data from pipe.out: %s @producer" % data) time.sleep(1) os.write(out2, 'exit') os.close(in2) os.close(out2) if __name__ == '__main__': pconsumer = Process(target=consumer, args=()) pproducer = Process(target=producer, args=()) pconsumer.start() time.sleep(0.5) pproducer.start() pconsumer.join() pproducer.join()
运行流程如下:
每一轮的过程如下:
- producer进程往pipe.in文件中写入消息数据;
- consumer进程从pipe.in文件中读入消息数据;
- consumer进程往pipe.out文件中写入回执消息数据;
- producer进程从pipe.out文件中读出回执消息数据;
结果如下:
[shijun@localhost python]$ python main.py ------product msg: msg 1 by producer------ received data from pipe.in: msg 1 @consumer received data from pipe.out: msg 1 @producer ------product msg: msg 2 by producer------ receiv