Objetivos da aula
O que você vai aprender
1
Comparar memória compartilhada e troca de mensagens.
2
Explicar pipes, sockets e sinais.
3
Reconhecer cenários de uso de cada mecanismo de IPC.
4
Distinguir comunicação local de comunicação em rede.
1 · Motivação
Processos isolados precisam conversar
Processos têm espaços de endereçamento separados — um não enxerga a memória do outro. Isso protege, mas cria um problema: como dois processos que precisam cooperar trocam dados? A resposta é a comunicação entre processos (IPC).
Do shell que encadeia comandos ao navegador que fala com um servidor na nuvem, tudo depende de IPC. Hoje veremos os dois grandes modelos e os mecanismos concretos que o SO oferece.
2 · Mapa
O que veremos nesta aula
Modelos
de IPC→Pipes→Sockets→Sinais
de IPC→Pipes→Sockets→Sinais
💡
Dois modelos fundamentais: memória compartilhada (rápida, mas você sincroniza) e troca de mensagens (mediada pelo SO, mais simples de coordenar).
3 · Conceito
Os dois modelos de IPC
Memória compartilhada. Uma região comum que vários processos mapeiam e acessam diretamente.
Troca de mensagens. Processos se comunicam enviando e recebendo mensagens (send/receive) mediadas pelo SO.
Troca de mensagens. Processos se comunicam enviando e recebendo mensagens (send/receive) mediadas pelo SO.
4 · Conceito
Comparando os modelos
| Memória compartilhada | Troca de mensagens | |
|---|---|---|
| Como funciona | Região comum acessada por todos | Envio/recebimento via SO (send/receive) |
| Velocidade | Alta (após o setup) | Menor (passa pelo kernel) |
| Sincronização | Por conta do programador | Geralmente embutida |
| Uso típico | Mesma máquina | Mesma máquina ou rede |
5 · Exemplo
Memória compartilhada precisa de cuidado
// dois processos somando no mesmo contador compartilhado
contador = contador + 1; // sem sincronização: corrida!
// é preciso proteger com semáforo/mutex (Aula 7)
⚠️
Memória compartilhada é rápida, mas exige sincronização explícita (semáforos, mutexes) para evitar condições de corrida — tema da próxima aula.
6 · Interativo
Stepper: troca de mensagens
Passo 1
O processo A chama send(B, msg): a mensagem é copiada para o kernel.Passo 2
O kernel armazena a mensagem (ou a entrega direto) e gerencia a fila.Passo 3
O processo B chama receive(): o kernel entrega a mensagem a B.Passo 4
A sincronização (esperar mensagem) costuma vir embutida no receive.7 · Conceito
Pipes
Pipe. Canal de fluxo, tipicamente unidirecional, em que a saída de um processo vira a entrada de outro. Pipes nomeados (FIFOs) permitem comunicação entre processos sem parentesco.
8 · Conceito
Pipes anônimos × nomeados
| Pipe anônimo | Pipe nomeado (FIFO) | |
|---|---|---|
| Quem se comunica | Processos aparentados (pai/filho) | Processos quaisquer |
| Tem nome no sistema? | Não | Sim (aparece como arquivo) |
| Exemplo | ls | grep | mkfifo + abrir por nome |
# o shell conecta dois processos por um pipe anônimo
ls -l | grep ".txt" # saída do ls vira entrada do grep
9 · Analogia
O pipe é um cano
🚰 Analogia
Um pipe é um cano: dados entram por uma ponta (escrita) e saem pela outra (leitura), na ordem em que chegaram (FIFO). É unidirecional — para fluxo nos dois sentidos, são precisos dois canos. Se ninguém lê, o cano enche e quem escreve espera.10 · Comparação
Pipe × socket × sinal
| Mecanismo | Transporta | Alcance |
|---|---|---|
| Pipe | Fluxo de bytes | Mesma máquina |
| Socket | Fluxo/datagramas | Mesma máquina ou rede |
| Sinal | Evento (notificação) | Mesma máquina |
| Memória compartilhada | Acesso direto a dados | Mesma máquina |
11 · Flow
Cliente e servidor por socket
Servidor
escuta porta→Cliente
conecta→Troca de
dados→Fecha
conexão
escuta porta→Cliente
conecta→Troca de
dados→Fecha
conexão
Sockets são a base do TCP/IP: permitem comunicação entre processos na mesma máquina ou em máquinas diferentes pela rede.
12 · Aprofundamento
Sinais
Sinal. Notificação assíncrona enviada a um processo para avisá-lo de um evento.
SIGINT: enviado ao apertar Ctrl+C (interromper).SIGKILL: encerra o processo à força (não pode ser ignorado).SIGCHLD: avisa o pai de que um filho terminou.
💡
Sinais transmitem eventos, não fluxos de dados. São leves e assíncronos.
13 · Interativo
Verifique: comunicação em rede
Qual mecanismo é o padrão para comunicação entre processos em máquinas diferentes?
Sockets funcionam pela rede; pipes anônimos e memória compartilhada são locais.
14 · Caso prático
Escolhendo o IPC certo
| Cenário | Melhor IPC |
|---|---|
| Encadear dois comandos do shell | Pipe |
| Cliente e servidor em máquinas diferentes | Socket |
| Avisar um processo para encerrar | Sinal (ex.: SIGTERM) |
| Dois processos locais trocando grandes volumes rápido | Memória compartilhada |
15 · Erros comuns
Confusões frequentes
⚠️
Cuidado:
• Sinais não transferem dados — só avisam de eventos.
• Pipe anônimo não serve para processos sem parentesco; nesse caso use FIFO.
• Memória compartilhada é rápida, mas sem sincronização gera corrida.
• Troca de mensagens não é "sempre mais rápida"; ela passa pelo kernel.
• Sinais não transferem dados — só avisam de eventos.
• Pipe anônimo não serve para processos sem parentesco; nesse caso use FIFO.
• Memória compartilhada é rápida, mas sem sincronização gera corrida.
• Troca de mensagens não é "sempre mais rápida"; ela passa pelo kernel.
16 · Dicas
Como decidir o mecanismo
✅
Dicas de decisão:
• Mesma máquina + muito dado + velocidade → memória compartilhada (com sincronização).
• Rede → socket.
• Fluxo simples entre comandos → pipe.
• Apenas avisar um evento → sinal.
• Mesma máquina + muito dado + velocidade → memória compartilhada (com sincronização).
• Rede → socket.
• Fluxo simples entre comandos → pipe.
• Apenas avisar um evento → sinal.
17 · Interativo
Revele: por que mensagens são mais lentas
Por que a troca de mensagens costuma ser mais lenta que a memória compartilhada?
Porque cada send/receive passa pelo kernel: há cópia dos dados do espaço do emissor para o kernel e depois para o receptor, além de trocas de modo usuário↔núcleo. Na memória compartilhada, após o mapeamento inicial, os processos leem e escrevem diretamente na mesma região, sem intermediação do kernel a cada acesso — por isso é mais rápida, ao custo de exigir sincronização explícita.
18 · Flashcards
Revisão relâmpago
Pipevirar
Canal de fluxo (em geral unidirecional) entre processos na mesma máquina.
Socketvirar
Ponto de comunicação local ou em rede; base do TCP/IP.
Sinalvirar
Notificação assíncrona de um evento (ex.: SIGINT, SIGKILL).
Memória compartilhadavirar
Região comum acessada diretamente; rápida, mas exige sincronização.
19 · Conexões
Para onde isto leva
- Sincronizar memória compartilhada → Aula 7 (semáforos/monitores).
- Threads que cooperam compartilham memória → Aula 4.
- Sinais e chamadas de sistema → Aula 2.
- Sockets conectam ao mundo das redes.
20 · Síntese
Fechando a aula
🔑
Em uma frase: IPC permite que processos isolados cooperem; a memória compartilhada é rápida mas pede sincronização, a troca de mensagens é mediada pelo SO, os pipes são fluxos locais, os sockets alcançam a rede e os sinais comunicam eventos.
Atividade em grupo · Escolhendo o IPC certo
Em trios, escolham o mecanismo de IPC para cada cenário.
Roteiro
- Cenário A: dois comandos de shell encadeados.
- Cenário B: um cliente e um servidor em máquinas diferentes.
- Cenário C: avisar um processo para encerrar.
- Cenário D: dois processos na mesma máquina trocando grandes volumes de dados rapidamente. Justifiquem a escolha de cada um.
Decisorescolhe o mecanismo
Justificadorexplica o porquê
Relatorconsolida a tabela
📤 Entrega: Tabela cenário → mecanismo de IPC escolhido, com justificativa.
Mini-quiz · Aula 6
20 questões sobre esta aula. Escolha e veja a explicação na hora.
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📌 Resumo — leve isto para a prova
- IPC permite que processos isolados troquem dados e cooperem.
- Memória compartilhada é rápida mas exige sincronização; mensagens são mediadas pelo SO.
- Pipes são canais de fluxo na mesma máquina (anônimos x nomeados); sockets servem também à rede.
- Sinais comunicam eventos assíncronos, não fluxos de dados.
- A escolha do IPC depende do cenário: local x rede, evento x fluxo, volume e velocidade.