プロセス間通信（IPC）

このレッスンで分かること

IPC は別々のプロセス間でデータをやり取りする仕組みです

代表例は パイプ、シグナル、共有メモリ、ソケット、メッセージキュー の 5 種類です

用途と速度・複雑さのトレードオフを理解すれば、適切な仕組みを選べます

プロセス間通信とは

プロセス間通信（IPC）。本レッスンでは、プロセス間通信の基本から実際の使いどころまでを整理し、現場で迷わず使える形に落とし込みます。

なぜ IPC が必要か

プロセスは独立した仮想メモリ空間を持ち、互いの変数を直接読み書きできません。これは安全性の柱ですが、協調作業がしたいときには「ちゃんと届ける」仕掛けが必要になります。これが IPC（Inter-Process Communication）です。

diagram (will load when visible)

ターミナル

ls -l | grep ".txt" | wc -l

シェルは 3 つのプロセスを立ち上げ、それぞれの標準出力と標準入力をパイプで繋ぎます。データはディスクを介さず カーネルメモリ内 を流れます。

ターミナル

kill -TERM 12345    # PID 12345 に終了要求
kill -KILL 12345    # 強制終了（無視不能）

SIGTERM は「片付けて終わって」、SIGKILL は「即死」というニュアンス。Ctrl+C は SIGINT を送る操作です。

int shmid = shmget(IPC_PRIVATE, 4096, 0666 | IPC_CREAT);
void *ptr = shmat(shmid, NULL, 0);  // 自分の空間にマップ

// 別プロセスが同じ shmid で attach すれば、同じメモリを共有

最も高速ですが、書き込み競合は自前で sem_wait などのセマフォで防ぐ必要があります。

Python

import socket
s = socket.socket(socket.AF_UNIX, socket.SOCK_STREAM)
s.connect("/tmp/myapp.sock")
s.send(b"hello")

ローカルマシン内のプロセス間通信に特化したソケット。Docker や PostgreSQL、X Window System が活用しています。TCP より速く、ファイルパスで識別できる点が便利です。

ターミナル

mkfifo /tmp/myfifo
# ターミナル 1
cat /tmp/myfifo
# ターミナル 2
echo "hello via named pipe" > /tmp/myfifo

別のシェル同士でも、ファイルパスを介してデータが流れることを確認できます。終わったら rm /tmp/myfifo で片付けてください。

A. プロセスは独立したメモリ空間を持つ実行単位、スレッドは同じプロセス内でメモリを共有する実行単位です。プロセスの切り替えは重く、スレッドは軽量です。マルチコア活用にはスレッドが向き、堅牢な分離にはプロセスが向きます。

A. コンテキストスイッチのオーバーヘッドで全体性能が下がります。CPU バウンドな処理ならコア数程度、I/O バウンドならその数倍が適正です。スレッドプール（ExecutorService、ThreadPoolExecutor）で上限を制御すると安定します。

A. パイプ、ソケット、共有メモリ、メッセージキューなどがあります。同一マシンならソケット（UNIX domain socket）や共有メモリが高速で、分散システムなら gRPC、HTTP、Kafka などのメッセージング基盤が定番です。

事前確認 — 進む前に次の 3 つができることを確認しましょう。

理解度チェック (30 秒)

Q. IPC とは何か、1 文で説明してください。

この章のポイント

A. 本文の「このレッスンで分かること」または冒頭の説明文を見直し、自分の言葉で要約できれば OK。詰まったら本レッスンの最初の H2 セクションを読み返してみましょう。

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