進程間通信（IPC）對于現(xiàn)代計算環(huán)境至關重要，這種機制使得多個處理器核心能夠同時執(zhí)行多個線程。IPC的本意是讓不同線程甚至獨立程序能夠高效地共享數(shù)據(jù)。例如，當我們在線觀看流媒體視頻時，可能會有一個線程負責視頻解碼，而另一個線程負責渲染視頻內容。

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當這些線程在不同程序中運行（例如一個Web服務器和一個安全服務器）時，挑戰(zhàn)就出現(xiàn)了。在這些程序之間傳輸大量數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)方法可能速度很慢且效率低下，這通常是由于不同操作系統(tǒng)管理內存的方式差異造成的。不過開源的Flow-IPC解決了這個問題，使得C++開發(fā)者可以快速簡單地實現(xiàn)IPC。

Flow-IPC：一個開源的IPC中間件

Akamai于2022年收購Linode，標志著我們向著云原生計算的戰(zhàn)略正在加速。我們還將上游貢獻和倡導開源作為商業(yè)策略的一部分。本著這種精神，我們在今年初推出了Flow-IPC。這是一種專門為幫助C++開發(fā)者簡化IPC而設計的開源中間件（采用Apache 2.0和MIT許可證）。

Flow-IPC最初是Akamai的一個內部工具，用于在不影響性能的情況下拆分大型應用程序。當時，現(xiàn)有的IPC解決方案要么太慢，要么太復雜。因此從一開始，我們就將Flow-IPC設計為C++中的IPC通用解決方案。本次將Flow-IPC開源并與開發(fā)者社區(qū)分享，是為了促進創(chuàng)新，讓任何需要使用C++管理多線程數(shù)據(jù)共享的開發(fā)者能更簡單地完成任務。

我們在2024年4月公開發(fā)布了Flow-IPC，該項目在Hacker News和其他社區(qū)平臺上收到了強烈反響。很多開發(fā)者分享了自己的IPC挑戰(zhàn)和解決方案，這也讓我們積累了大量建設性的意見和寶貴反饋。

Flow-IPC是為服務器端系統(tǒng)開發(fā)社區(qū)內的廣泛受眾量身打造的。雖然它目前專注于C++，但未來也可能擴展到其他編程環(huán)境。目前，該技術只支持在x86-64架構的Linux上運行。我們計劃未來將該項目擴展到macOS和ARM64架構，并根據(jù)需求擴展到Windows和其他操作系統(tǒng)變體。

Flow-IPC是一個具備可擴展C++17 API的庫，目前可用于本地跨進程邊界的通信。相關內容現(xiàn)已托管在GitHub上，提供了完整的文檔、自動化測試和演示，此外還有一個CI管道，該管道能在一系列GNU編譯器集合（GCC）和Clang編譯器版本以及構建配置中進行測試，包括通過各種運行時分析器進行加固，例如ASan（防止內存誤用）、TSan（防止競爭條件）和UBSan（防止各種未定義行為）。

Flow-IPC與其他解決方案的比較

Flow-IPC提供了簡單高效的通信機制。與gRPC這樣的通用解決方案不同，盡管它們很優(yōu)雅，但可能會引入延遲，而Flow-IPC可以最大限度減少需要復制的數(shù)據(jù)，并能無縫集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中。傳統(tǒng)的IPC會根據(jù)負載大小引入大小不一的延遲：在我們的測試中，傳輸速度甚至達到了秒級范圍。Flow-IPC則可以在微秒級時間內傳輸大小高達1GB的數(shù)據(jù)結構載荷，而速度與傳輸100KB載荷時差不多。這是提高了三到四個數(shù)量級的改進！通過將商業(yè)級的內存分配器與共享內存集成在一起，還能進一步提高性能。

未來展望

我們很期待整個社區(qū)能夠聯(lián)手讓Flow-IPC走得更遠。歡迎貢獻、功能請求和錯誤報告，同時Akamai也會繼續(xù)開發(fā)和完善該項目。

對于該項目，Akamai目前也有些很有潛力的想法。短期內，與capnp-rpc（以及也許和）gRPC集成是一個顯而易見的選擇。相關協(xié)議和API可以幫助這些框架繼續(xù)保持優(yōu)雅，而Flow-IPC可以提供底層的零復制性能。長期來看，憑借可擴展設計，F(xiàn)low-IPC可以擴展到網絡IPC領域，此外還能通過遠程直接內存訪問（RDMA）實現(xiàn)超快的局域網性能。

Flow-IPC在開源社區(qū)獲得了廣泛關注，我們期待與C++開發(fā)者合作，使其變得更好。Akamai也會繼續(xù)通過開源模式將好用、實用的技術帶給全球更多開發(fā)者。

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