プロセス間通信

プロセス間通信（プロセスかんつうしん、IPC、英: interprocess communication）はコンピュータの動作において、複数プロセス（の複数スレッド）間でデータをやりとりする仕組み。通信プロセスは、同一コンピュータ内で帰結するローカル、ネットワーク接続された別のコンピュータと相互にリモート、などのほかに多様な観点で分類され、スレッド間の通信帯域幅とレイテンシや扱うデータの種類も多種多様である。メッセージパッシング、同期、共有メモリ、RPCなどのメカニズムやプリミティブがある。

プロセス間通信の目的と理由は

• 情報の共有
• 計算の高速化
• モジュール性の向上
• 利便性
• 特権分離

であり、「スレッド間通信」や「アプリケーション間通信」と呼ぶこともある。

IPCとアドレス空間のコンセプトの組合せは、アドレス空間分離の基盤である。

主なIPC技法

技法	提供しているオペレーティングシステムや環境
ファイル	多くのOS
シグナル	多くのOS。WindowsではCのランタイムライブラリでのみ実装しており、IPCとしての利用は推奨していない。
メッセージキュー	多くのOS
ソケット	多くのOS
UNIXドメインソケット	POSIX準拠システム
パイプ	POSIX準拠システム、Windows
名前付きパイプ	POSIX準拠システム、Windows
セマフォ	POSIX準拠システム、Windows
共有メモリ	POSIX準拠システム、Windows
メモリマップトファイル	POSIX準拠システム、Windows
メッセージパッシング (shared nothing)	MPI パラダイム、Java RMI、CORBA、MSMQ, MailSlot、QNX、その他
Binder	Android

実装例

IPCとして使われているAPIはいくつかある。プラットフォームに依存しない主なAPIの例を挙げる。

• 無名パイプと名前付きパイプ
• Common Object Request Broker Architecture (CORBA)
• Freedesktop.orgのD-Bus
• Distributed Computing Environment (DCE)
• メッセージバス (Mbus) - RFC 3259 にて規定
• MCAPI (Multicore Communications API)
• Lightweight Communications and Marshalling (LCM)
• ONC RPC
• UNIXドメインソケット
• XML: XML-RPC や SOAP
• JSON: JSON-RPC
• Thrift
• TIPC (TIPC) 
• ZeroCの Internet Communications Engine (ICE)

以下は、プラットフォーム固有またはプログラミング言語固有のAPIの例である。

• Appleの Apple event（従来は Interapplication Communications、IAC と呼ばれていた）
• Eneaの LINX - Linux向け（オープンソース）と Enea OSE で動作するバージョンがある。
• CMUによるIPC実装
• Javaの Remote Method Invocation (RMI)
• KDEの Desktop Communications Protocol (DCOP)
• Libt2n - Linux上のC でのみ動作。複雑なオブジェクトや例外を扱える。
• Machカーネルの Mach ポート
• マイクロソフトの ActiveX、Component Object Model (COM)、Microsoft Transaction Server (COM )、Distributed Component Object Model (DCOM)、動的データ交換 (DDE)、Object Linking and Embedding (OLE)、匿名パイプ、名前付きパイプ、Local Procedure Call、MailSlot、メッセージループ、MSRPC、.NET Remoting、Windows Communication Foundation (WCF)
• ノベルの SPX
• PHPのセッション
• POSIX: mmap、メッセージキュー、セマフォ、共有メモリ
• RISC OSのメッセージ
• Solaris Doors
• System V: メッセージキュー、セマフォ、共有メモリ
• Distributed Ruby
• DIPC (Distributed Inter-Process Communication) - Linux上で System V 系IPCをネットワークにまで拡張する仕組み
• OpenBinder - BeOSが起源で、最近ではAndroidで使われている。
• Solace Systems の IPC Shared Memory Messaging
• QNXのPPS (Persistant Publish/Subscribe) サービス
• SIMPL (Synchronous Interprocess Messaging Project for Linux) - QNX風IPCをLinuxに実装するプロジェクト

参考文献

• Stevens, Richard. UNIX Network Programming, Volume 2, Second Edition: Interprocess Communications. Prentice Hall, 1999. ISBN 0-13-081081-9
• U. Ramachandran, M. Solomon, M. Vernon Hardware support for interprocess communication Proceedings of the 14th annual international symposium on Computer architecture. Pittsburgh, Pennsylvania, United States. Pages: 178 - 188. Year of Publication: 1987 ISBN 0-8186-0776-9
• Crovella, M. Bianchini, R. LeBlanc, T. Markatos, E. Wisniewski, R. Using communication-to-computation ratio in parallel program designand performance prediction 1–4 December 1992. pp. 238–245 ISBN 0-8186-3200-3

関連項目

• Communicating Sequential Processes (CSP)
• Data Distribution Service (DDS)
• マイクロカーネル

外部リンク

• Linux ipc(5) man page - System V IPC の解説
• Windows IPC
• Beej's Guide to Unix IPC
• Unix Network Programming (Vol 2: Interprocess Communications) by W. Richard Stevens