進程間溝通(Interprocess Communication)

• 行程在一個系統內，可能會互相合作或保持獨立。
• 如果行程是合作關係的話，會影響其他行程或是被其他行程影響。
• 如果是獨立關係，並不會影響其他行程或被其他行程影響。
• 行程合作的優點：

1. 資料共享。
2. 計算速度加快。
3. 模塊化且方便。

• 合作性行程需要interprocess communication(IPC)
• IPC有2種設計方法：

1. 共享記憶體。
2. 傳遞訊息。

Producer-Consumer Problem

• 在合作行程中，生產者行程會產生資料，然後由消費者行程消耗執行。

1. 無界緩衝區(unbounded-buffer)：沒有限制空間尺寸的緩衝區。
2. 有界緩衝區(bounded-buffer)：會限制並固定緩衝區的尺寸。

進程間溝通-共享記憶體

• 希望行程溝通之間，有共享的記憶體空間。
• 行程溝通是透過使用者，並非是OS。
• 主要議題是提供允許使者行程，可以在共享記憶體時有同步操作的機制。
• 如何保持記憶體內資料的正確性與完整性，也是一個問題所在。

進程間溝通-訊息傳遞

• 提供一個機制，能夠讓行程間溝通時可以同步操作。
• 訊息系統：在行程與行程間溝通、傳遞訊息時，不借助共享變量。
• IPC提供兩個操作方法：

1. 傳送(send)。
2. 接收(receive)。

• 訊息的大小可以是固定的，也可以是可改變的。
• 行程與行程溝通間，是需要：

1. 建立溝通連接在行程間。
2. 訊息改變是透過傳遞與接收。

• 執行問題：

1. 如何建立鏈結？
2. 可以同時鏈結超過兩個行程嗎？
3. 在一對行程間，可以鏈結多少條？
4. 鏈結的容量有多大？
5. 鏈結可以容納訊息變化的大小嗎？
6. 鏈結方向是單向還是雙向？

• 溝通鏈結時分成兩種方式：

1. 典型的：共享記憶體、網路等。
2. 邏輯的：直接或不直接、同步或不同步、自動或顯示緩衝。

直接式溝通

• 每個行程必須要明確地命名。
• 溝通鏈結的性能：

1. 是自動建立。
2. 一個鏈結剛好連接一對行程。
3. 鏈結可能為單向連接或雙向連接。

非直接式溝通

• 訊息是從郵箱(mailbox)裡直接接收：

1. 每個郵箱都有個獨特的ID。
2. 如果行程間要溝通，只能共享郵箱資料。

• 溝通鏈結的性能：

1. 如果要建立鏈結，只能是行程共享郵箱。
2. 鏈結可能會連接多個行程。
3. 一對行程間，可能會連接多條鏈結。
4. 鏈結可能為單向或雙向。

• 如何執行：

1. 先新增一個郵箱。
2. 透過郵箱傳遞或接收訊息。
3. 摧毀郵箱。

• 多個行程間，要怎麼確定是哪個行程接收到訊息？

1. 規定在某一時間內，只有一個行程可以接收訊息。
2. 由系統決定，是哪個行程接收，再回傳訊息告知是誰收到。

通訊同步(Synchronization)

• 訊息傳遞可能有blocking或non-blocking兩種形式。
• Blocking--同步的方式：

1. Blocking send：訊息傳遞出去，行程被Block阻擋，直到對方訊息收到才可再傳送。
2. Blocking receive：不做任何表示，直到訊息送來，再回傳收到的資訊。

• Non-blocking--不同步的方式(AJAX)：

1. Non-blocking send：不管對方有無收到，就是一直送訊息過去。
2. Non-blocking receive：接收端只接收有效訊息，或是沒有訊息。