Windows管道进程间通信的主要缺点是什么?

时间:2013-02-08 09:41:50

标签: windows scalability pipe

假设您正在将一个单片Windows程序拆分为可重用的组件,这些组件可以使用某种inter-process communication(IPC)相互通信,并且,无论出于何种原因,您选择匿名管道(例如,启动一些处理并连接Console.Out到下一个进程的Console.In,或者只是在命令提示符中使用“|”。

Dobbs博士的一篇文章,内容为with named pipes

与同一台机器中的其他IPC方法相比,会有什么性能损失?当扩展进程数量或传输的数据量时,首先遇到的问题是什么?

E.g。如果我们使用文件代替管道,我们会遇到锁定问题和磁盘速度。

请注意,由于必须序列化正在传输的数据结构,因此已经存在开销,这是我失去效率的基准。

PS。对管道的兴趣是因为它们易于在每个进程中实现(Console.Readline,Console.WriteLine),很容易为它们编写MSMQ和异步HTTP接口,以及对Unix和命令行的热爱。

1 个答案:

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您可以使用CreatePipe()Win32 API调用创建双向匿名管道,因此管道输入/输出不是唯一的方法。您只需获得一个可以提供给其他进程的新文件句柄。

匿名管道基于共享内存,但不支持异步操作(通过ReadFileEx,ReadFileWrite)。因此,性能问题(缺点)是1)同步操作,2)存储器复制,3)进程间同步。通常,“原始”共享内存(没有实际后备文件的内存映射文件)和命名管道将更快,并且套接字和窗口消息将更慢(比匿名管道)。

您不能将I / O完成端口(IOCP)与匿名管道一起使用,而是必须“轮询”管道,从而产生额外的上下文切换。除了序列化数据之外,序列化数据必须在内存中复制,因为您无法直接写入共享内存。一个进程还必须等待另一个进程,这意味着另一个进程必须发出进程间同步原语的信号。性能在很大程度上取决于消息的大小(读/写调用与发送数据量的比率),因为对于每次读/写,进程必须进行上下文切换并可能进行旋转/休眠。

除“原始”共享内存之外的所有方法都需要内存复制和某种进程间信令(同步),因此匿名管道的主要缺点是同步操作。当CPU花费大部分时间进行上下文切换时,你会在传输大量消息时达到上限。

性能方面,命名管道更好,因为您可以让工作线程使用IOCP处理异步通知,甚至可以通过一次调用接收多条消息,从而减少API开销。如果制作自己的组件,给管道命名的额外麻烦是值得的(甚至可以跨网络连接)。后来的Windows版本为本地套接字实现了特殊的路由,这也支持IOCP。

最快的方法是直接使用共享内存,但是您必须自己处理进程间同步。可以自己实现无锁管道,但是如果你不经常传输数据,你仍然必须使用同步原语来通知/唤醒监听过程。

另请注意,使用文件并不意味着您会受到磁盘速度的限制,因为您可以使用内存映射文件,即使使用普通文件,缓存管理器也会处理读/写。其他方法(RPC,剪贴板等)基于这些“标准”方法,这意味着它们只需添加一些额外的协议层,并且更容易/更有用,或者更适合某些编程环境(但是不要更快)。