主な IPC 機構は何で、それぞれいつ使いますか?

Question

IT Interview Practice · Accepted Answer

各プロセスは **隔離されたアドレス空間** を持つため、単に変数を共有することはできません — **プロセス間通信 (inter-process communication, IPC)** が必要です。OS はいくつかの機構を提供し、速度、方向、マシンをまたげるかどうかで異なります。

## 主な機構

```text
Pipe / FIFO      → byte stream, one direction; anonymous pipe = parent↔child, named FIFO = any procs
                   e.g.  ls | grep foo   (the shell wires stdout→stdin via a pipe)
Shared memory    → both map the SAME physical pages → FASTEST (no copy), but you must
                   synchronize access yourself (semaphore/mutex)
Message queue    → kernel-managed queue of discrete messages; decoupled, preserves boundaries
Socket           → bidirectional stream/datagram; UNIX-domain (same host) or TCP/UDP (across network)
Signal           → tiny async notification (a number), e.g. SIGINT, SIGTERM — control, not data transfer
```

## どれを選ぶか

- **Pipe** — 単純な一方向のバイトストリーム。shell パイプラインと parent/child の配管の背骨です。
- **Shared memory** — **高スループット / 低レイテンシ** が必要なとき (例: データベースの共有バッファ)。データが kernel を通してコピーされないので最速です — ただし同期を *提供しない* ため、semaphore と組み合わせます。
- **Message queue** — 境界が保たれた **個別のメッセージ** と疎結合が欲しいとき。
- **Socket** — 最も柔軟: 同一ホストの **UNIX-domain socket** は高速。TCP/UDP socket は **マシンをまたいで** も機能するので、ネットワークサービスはこれを使います。
- **Signal** — **制御 (control)** イベント (中断、終了、子プロセスの終了) のためで、データ転送用ではありません。

```text
        copy through kernel                          no copy
  slower ◀─────────────────────────────────────────────▶ faster
  socket / message queue / pipe            shared memory (+ your own locking)
```

## なぜ重要なのか

IPC の選択はシステムのアーキテクチャとパフォーマンスを形作ります。面接官は機構をニーズに合わせられるか見たいのです: 生の速度には shared memory (同期の負担を受け入れて)、柔軟性とネットワーク透過性には socket、単純なストリーミングには pipe、制御には signal。shell パイプライン、マルチプロセス web サーバー、データベースの共有バッファ、microservice が実際にどう会話するかを理解する基礎です。

主な機構

どれを選ぶか

なぜ重要なのか

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