Interprozesskommunikation

{{#index:Interprozesskommunikation|Interprocess Communication|IPC}} Bei der Interprozesskommunikation (englisch: Interprocess Communication, kurz: IPC) geht es um den Austausch von Informationen zwischen zwei (oder mehr) Prozessen bzw. Threads. Damit alle Beteiligten die ausgetauschten Informationen in gleicher Weise verstehen können, sind bestimmte Regeln der Kommunikation einzuhalten.

Im Folgenden sind einige Beispiele der Kommunikation angegeben.

Zwei Threads kommunizieren über gemeinsame Variablen

Beispiel

In dem Video zu den Race Conditions wurde Quellcode gezeigt, bei dem zwei Threads auf eine gemeinsame Variable counter zugreifen.

Prozessintern ist es also möglich, dass zwei (oder mehr) Threads sich gegenseitig Informationen über gemeinsame Datenbereiche (→Variablen) bereitstellen.

Eine Synchronisation der beteiligten Threads beim Zugriff auf die gemeinsamen Datenbereiche wird erforderlich, da es hier zu kritischen Abläufen kommt.

Zwei Prozesse kommunizieren über gemeinsame Speicherobjekte

Unter Speicherobjekten kann man sich beispielsweise Dateien vorstellen.

Beispiel

Ein Prozess A erzeugt während seiner Laufzeit Daten und speichert diese in einer Datei ab. Ein zweiter Prozess B liest diese Datei zu einem späteren Zeitpunkt ein und kann so die enthaltenen Informationen weiterverarbeiten.

Auch hier ist eine Synchronisation nötig. Allerdings sorgt das Betriebssystem nur für eine Synchronisation beim gleichzeitigen Zugriff der beiden Prozesse auf die Datei (z.B. über Semaphore).

Falls hingegen Prozess B den Dateiinhalt ausliest, lange bevor Prozess A die gewünschten Informationen hineingeschrieben hat, so ist nicht zu erwarten, dass Prozess B das erwartete Ergebnis berechnen kann.

{{#index:Lock-Mechanismus}} In dieser Situation kann etntweder der Mensch eingreifen, indem er Prozess B erst dann startet, wenn Prozess A fertig ist (in Shell-Skripten oder Batch-Dateien kann das sehr einfach über die Reihenfolge der Befehle erfolgen), oder das Betriebssystem stellt einen sogenannten Lock-Mechanismus für den Dateizugriff zur Verfügung.

Aufgabe 1

Aufgabe

 Aufg. : Lock

Recherchiere:
Was versteht man unter einem Lock-Mechanismus im Hinblick auf den schreibenden oder lesenden Zugriff mehrerer Prozesse auf eine Datei?

Zwei Prozesse kommunizieren über Shared Memory

{{#index:Shared Memory|Memory, Shared|gemeinsamer Speicher|Speicher, gemeinsam genutzt}} Man spricht von Shared Memory (auf deutsch: gemeinsamer Speicher), wenn ein Teil des Hauptspeichers gemeinsam mehreren Prozessen zur Verfügung gestellt wird.

Aufgabe 2

Aufgabe

 Aufg.

Überlege, recherchiere und diskutiere in deiner Lerngruppe: Wie kann Shared Memory sehr einfach mehreren Prozessen zur Verfügung gestellt werden?

Tipp

Zwei Prozesse kommunizieren über Pipes

{{#index:Pipe}} Mandl 2013 beschreibt Pipes als Einweg-Kommunikationskanäle, die es einem Prozess ermöglichen, Daten bzw. Nachrichten über das Betriebssystem als Datenstrom an einen anderen Prozess zu übertragen.

Beispiel

Ein ganz einfaches Beispiel für eine Pipe liefert der folgende Befehl, der beispielsweise auf einer Linux-Shell eingegebene werden kann:

ls -l | more

Genaugenommen handelt es sich hier um die beiden Programme ls und more.

Das erste Programm wird mit dem Parameter -l aufgerufen und insgesamt ergibt ls -l einen Prozess, der den Inhalt des aktuellen Verzeichnisses zurückliefert.

Der Prozess des zweiten Programms nimmt eine beliebige Menge an Informationen entgegen und gibt sie seitenweise zurück. Nach jeder Seite wird zunächst ein Tastendruck abgewartet, anschließend wird die nächste Seite geliefert.

Das Zeichen | ist das sogenannte Pipe-Zeichen, es verbindet die Ausgabe des ersten Prozesses mit der Eingabe des zweiten.

Durch den Befehl    ls -l | more    wird also der Inhalt des aktuellen Verzeichnisses seitenweise auf dem Bildschirm ausgegeben.

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