Interprozesskommunikation

Interprozesskommunikation (IPC) bezeichnet die Koordination und den Datenaustausch zwischen mehreren Prozessen in einem Betriebssystem oder über Netzwerke hinweg. Sie dient der Synchronisation von Zugriffen auf gemeinsam genutzte Ressourcen, dem Austausch von Nachrichten und dem Aufbau modularer, verteilter Systeme.

IPC lässt sich grob in zwei Kategorien einteilen: gemeinsamer Speicher und nachrichtenbasierte Mechanismen. Gemeinsamer Speicher ermöglicht Prozessen, auf denselben Speicherbereich zuzugreifen, was hohe Geschwindigkeit bietet, erfordert jedoch Synchronisation durch Semaphoren oder Mutexes. Nachrichtenbasierte IPC überträgt Daten durch Nachrichtenpakete oder Signale, ohne dass direkter Speicherzugriff nötig ist. Typische Mechanismen sind Pipes und Named Pipes (FIFO), Message Queues, Shared Memory, Semaphoren, Sockets und Signale.

Wichtige Eigenschaften von IPC betreffen Synchronisation und Übertragungskonzept: Manche Kommunikationsformen sind blocking oder non-blocking, synchron oder asynchron. Pipes etwa sind oft unidirektional und eignen sich für einfache Flusssteuerung, während Sockets bidirektionale Kommunikation über lokale oder entfernte Systeme ermöglichen. Für verteilte Systeme kommt RPC oder ähnliche Prozeduraufrufparadigmen hinzu, die entfernte Funktionen wie lokale bereitstellen.

Anwendungsbereiche umfassen Client-Server-Architekturen, Producer-Consumer-Szenarien, modulare Softwarestrukturen und verteilte Systeme. Betriebssysteme unterstützen IPC mit unterschiedlichen Implementierungen; Unix/Linux nutzen POSIX IPC (Shared Memory, Message Queues, Semaphores) und Sockets, während Windows ähnliche Mechanismen über Handles, Named Pipes und Sockets bereitstellt. Wichtige Aspekte sind Sicherheit, Fehlerbehandlung, Datenserialisierung und Kompatibilität von Absender- und Empfängerseiten (z. B. Endianess, Encoding).