进程间通信技术在系统集成中的应用

2023-01-21陈琳琳

通信电源技术 2022年18期

陈琳琳

（河北远东通信系统工程有限公司，河北石家庄 050200）

0 引言

市场经济环境下，各行业逐渐向信息化方向迈进，各类系统在行业中的作用也更加明显，如何实现各系统的有效集成并从整体上提升系统作用已成为社会各界关注的重点。现阶段，一些较为复杂的产品在系统集成上要求更高，以往的技术方式已经无法满足实际的设计使用要求，而进程间通信技术可以通过曲面造型的方式提升设计成效，将其引入到系统集成中可有效满足数据模块通信与传递需求。

1 系统集成

系统集成属于一种新兴服务方式，本质为最优化的综合统筹设计，能够实现整体性能最优目标[1]。通过集成所有部件与子系统共同工作，具备较强的可维护性、可扩充性，能够有效实现降本增效目标。将横向整合、纵向深化作为基础，形成更加经济、装备更加合理、接口更加完整的解决方案，最终获得的集成系统需要具备开放性，能够实现资源共享。

从广义角度来看，系统集成表示多方面的集成工作，包括管理方式集成、人员集成、软件集成以及设备集成等。从狭义角度来看，系统集成涵盖多种集成技术，如网络集成技术、功能集成技术、软件集成技术等。如何解决不同系统间的互操作与互联问题是实现系统集成的重点，其属于面向多应用、多协议及多厂商的体系结构，需要解决所有面向集成的问题，如系统接口、人员配置、系统平台等[2]。

2 进程间通信实现方式

进程间通信可以对不同进程加以协调，从而保证同一操作系统中能够同时运行不同进程，实现信息交换与传递，使同一程序满足不同的用户要求[3]。即便只有单一用户要求，也会使操作系统同时运行多个进程，因此各进程间应做到相互通话，进程间通信接口的存在有效满足了这一要求。不同的进程间通信方法均具备独特的优势与不足，通常有以下几种通信实现方式。

（1）管道。管道属于半双工通信方式，只能满足数据单向流动的需求。管道没有名字，只能用于父子进程间通信。若想实现双向数据流，需要创设双管道，保证2个方向各有1个管道。

（2）命名管道。命名管道同样为半双工通信方式，其拥有名字，可以实现无亲缘关系进程间通信。管道与命名管道均为read和write函数访问。命名管道是由mkfifo函数创建，其优势在于能够在服务器中长期运行，同时可以与客户不存在亲缘关系。

（3）信号量。信号量属于同一进程不同线程的一个同步手段，主要机制为进程间通信处理同步互斥。对于信号量而言，其属于一个计数器，能够对多个进程共享资源访问进行控制，通常为一种锁机制，避免某进程正在访问共享资源时，有其他进程也访问该资源。

（4）信号。信号机制属于异步事件处理方式，这种通信方式存在一定的复杂性，主要是将某个已发生的时间通知给接受进程，可以向进程本身发送信号[4]。

（5）消息队列。消息队列属于消息链表，若进程存在足够的权限，可将相应信息添加至队列中，并且对队列中的信息进行读取。通过消息队列，可以解决信号承载信息量少、缓冲区大小限制的问题。

（6）共享内存。共享内存允许多个进程访问同一块内存空间，主要目的是提升通信机制运行效率，通常需要与其他通信机制联合使用，实现不同进程的良好通信。进程间共享内存时，交换数据不会涉及到内核，共享的内存会在服务器与客户地址空间内同时存在。

（7）套接字。套接字属于一般进程间通信机制，能够实现不同机器的进程间通信。应用程序构筑过程中，若一台主机中包含全部程序，则可以应用多种方式实现进程间通信。若进程不处于同一主机中，则需要通过远程过程调用实现进程间网络通信，其属于隐式网络编程的范畴。

3 系统集成中进程间通信技术的应用

系统集成环节应确保各任务间的独立性不会相互影响，如果Windows各系统模块需要单独分开执行，应通过多进程实现。这种情况下，需要选择系统提供的函数创建相应进程，创建得到的新生进程具备较强的独立性，不处于调用进程内。选择系统函数完成进程创建后，新得到的进程会生成相关句柄与ID，可以利用相应结构返回，随后在相关进程句柄中持续获得新建进程控制权。如果需要将进程终止，对相关函数进行调用即可[5]。

Windows中存在的进程间通信方式较多，包括pipe信息管道、文件映射等。通过应用pipe信息管道，能够实现进程间相互通信。进程间通信技术应用环节，主要是以高层信息通信系统为基础，根据先进后出方式保存数据信息。管道信息通信环节，根据系统读写操作保证同步进程良好实现[6]。在既定条件下向满载管道中写入程序，会因系统自动阻塞程序影响而受到干扰，直至数据被信息管道完全接受。如果向空管道中写入进程，这种情况下进程会自动阻塞，直至数据可被管道读取。如果进程只是通过只读的方式将信息管道打开，则无法满足写的方式要求，此时会导致进程阻塞情况的发生。一般而言，管道信息技术常用方式主要包括请求响应、消息队列、发布订阅以及广播组播。通过对话的方式，保证客户与服务组件实现实时通信。除此之外，在有请求响应的情况下，可以保证系统服务器与客户端同步交涉。在消息队列方面，可以保证相关应用的持续异步通信。通过发布订阅，实现信息异步传送。对于广播组播，主要是保证多组进程中获得相同进程传送信息。

通过C++平台，对曲面造型系统理论算法模型代码进行修改，并实施代码编译操作。用户可以利用空调字符命令有效运行各个模块，控制并修改算法参数，在曲面造型系统中进行模块集成[7]。完成以上操作后，用户可以利用界面程序向后台算法模块中发送相应指令，最终的执行结果会通过系统图像窗口及自由图像显示。系统集成环节能够调用相应控制台程序，使输入输出具备重定向特点。编写中介程序，通过中介程序调用细分算法模块程序，同时进行细分算法模块输入接口定向。图形用户界面（Graphical User Interface，GUI）程序启动后可以进入到中介程序后台进程中，确保用户可以通过管道进行页面操作，同时实现操作信息在中介程序中的顺利传送。中介程序会向后台模板中定向传送信息，面板读取中介程序会对接口信息进行提示，通过这样的方式保证用户与后台算法良好交互。

利用View命令可实现代码说明，在代码编写环节，将Send Comman 代码加入到View按钮中，会使消息提示面板从文件中读取相应反馈信息，同时对读取的信息进行显示，不仅可以实现信息反馈，还能进行指令发送。在细分算法模块中可对中介程序功能进行扩展，优化指令执行效率，此环节不会改变命令关键词，能够按照实际需求进行扩充。

重点关注信息系统集成技术开发，不断提升信息系统集成普适性，优化完善信息系统集成通信性能，确保其能够符合国际主流趋势。引入国外先进信息系统集成技术，对信息系统集成技术投入更多的资金，确保研发工作顺利落实[8]。重点对信息系统集成研发成本进行严格把控，不能通过降低性能减少投入成本。系统集成技术发展中会受到计划层技术研发效率的影响，要想进一步提升集成技术研发效率，应保证研发人员处于良好的工作环境下，并保证研发人员具备较强的技术水平。