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linux进程间通信（一）之管道
我们先来说说进程间通信（IPC）的一般目的，大概有数据传输、共享数据、通知事件、资源共享和进程控制等。但是我们知道，对于每一个进程来说这个进程看到属于它的一块内存资源，这块资源是它所独占的，所以进程之间的通信就会比较麻烦，原理就是需要让不同的进程间能够看到一份公共的资源。所以交换数据必须通过内核,在内核中开辟?块缓冲区,进程1把数据从?户空间 拷到内核缓冲区,进程2再从内核缓冲区把数据读?,内核提供的这种机制称为进程间通信。一般我们采用的进程间通信方式有
- 管道（pipe）和有名管道（FIFO）
- 信号（signal）
- 消息队列
- 共享内存
- 信号量
- 套接字（socket)
我们先来从最简单的通信方式来说起；
匿名管道 pipe
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管道的创建
管道是一种最基本的进程间通信机制。管道由pipe函数来创建：
调用pipe函数，会在内核中开辟出一块缓冲区用来进行进程间通信，这块缓冲区称为管道，它有一个读端和一个写端。
pipe函数接受一个参数，是包含两个整数的数组，如果调用成功，会通过pipefd[2]传出给用户程序两个文件描述符，需要注意pipefd [0]指向管道的读端, pipefd [1]指向管道的写端，那么此时这个管道对于用户程序就是一个文件，可以通过read(pipefd [0]);或者write(pipefd [1])进行操作。pipe函数调用成功返回0，否则返回-1..
那么再来看看通过管道进行通信的步骤：
》父进程创建管道，得到两个文件描述符指向管道的两端
图2
》利用fork函数创建出子进程，则子进程也得到两个文件描述符指向同一管道
图3
》父进程关闭读端（pipe[0]）,子进程关闭写端pipe[1]，则此时父进程可以往管道中进行写操作，子进程可以从管道中读，从而实现了通过管道的进程间通信。
示例代码：
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
int main()
{
int _pipe[2];
int ret=pipe(_pipe);
if(ret<0)
{
perror("pipe\n");
}
pid_t id=fork();
if(id<0)
{
perror("fork\n");
}
else if(id==0) // child
{
close(_pipe[0]);
int i=0;
char *mesg=NULL;
while(i<100)
{
mesg="I am child";
write(_pipe[1],mesg,strlen(mesg)+1);
sleep(1);
++i;
}
}
else //father
{
close(_pipe[1]);
int j=0;
char _mesg[100];
while(j<100)
{
memset(_mesg,‘\0‘,sizeof(_mesg ));
read(_pipe[0],_mesg,sizeof(_mesg));
printf("%s\n",_mesg);
j++;
}
}
return 0;
}
结果演示：
?
?
pipe的特点：
1. 只能单向通信
2. 只能血缘关系的进程进行通信
3. 依赖于文件系统
4、生命周期随进程
5. 面向字节流的服务
6. 管道内部提供了同步机制
说明：因为管道通信是单向的，在上面的例子中我们是通过子进程写父进程来读，如果想要同时父进程写而子进程来读，就需要再打开另外的管道；
管道的读写端通过打开的?件描述符来传递,因此要通信的两个进程必须从它们的公共祖先那?继承管道?件描述符。 上?的例?是?进程把?件描述符传给?进程之后??进程之 间通信,也可以?进程fork两次,把?件描述符传给两个?进程,然后两个?进程之间通信, 总之 需要通过fork传递?件描述符使两个进程都能访问同?管道,它们才能通信。
四个特殊情况：
》 如果所有指向管道写端的?件描述符都关闭了,?仍然有进程从管道的读端读数据,那么管道中剩余的数据都被读取后,再次read会返回0,就像读到?件末尾?样
》 如果有指向管道写端的?件描述符没关闭，?持有管道写端的进程也没有向管道中写数据,这时有进程从管道读端读数据,那么管道中剩余的数据都被读取后,再次read会阻塞,直到管道中有数据可读了才读取数据并返回。
》 如果所有指向管道读端的?件描述符都关闭了,这时有进程指向管道的写端write,那么该进程会收到信号SIGPIPE,通常会导致进程异常终?。
》 如果有指向管道读端的?件描述符没关闭,?持有管道写端的进程也没有从管道中读数据,这时有进程向管道写端写数据,那么在管道被写满时再write会阻塞,直到管道中有空位置了才写?数据并返回。
?
命名管道FIFO
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在管道中，只有具有血缘关系的进程才能进行通信，对于后来的命名管道，就解决了这个问题。FIFO不同于管道之处在于它提供?个路径名与之关联，以FIFO的?件形式存储于?件系统中。命名管道是?个设备?件，因此，即使进程与创建FIFO的进程不存在亲缘关系，只要可以访问该路径，就能够通过FIFO相互通信。值得注意的是， FIFO(first input first output)总是按照先进先出的原则?作，第?个被写?的数据将?先从管道中读出。
?
命名管道的创建
创建命名管道的系统函数有两个： mknod和mkfifo。两个函数均定义在头?件sys/stat.h，
函数原型如下：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mknod(const char *path,mode_t mod,dev_t dev);
int mkfifo(const char *path,mode_t mode);
函数mknod参数中path为创建的命名管道的全路径名： mod为创建的命名管道的模指
明其存取权限； dev为设备值，该值取决于?件创建的种类，它只在创建设备?件时才会?到。这两个函数调?成功都返回0，失败都返回－1。下?使?mknod函数创建了?个命名管道：
umask(0);
if (mknod("/tmp/fifo",S_IFIFO | 0666) == -1)
{
perror("mkfifo error");
exit(1);
}
函数mkfifo前两个参数的含义和mknod相同。下?是使?mkfifo的?例代码：
umask(0);
if (mkfifo("/tmp/fifo",S_IFIFO|0666) == -1)
{
perror("mkfifo error!");
exit(1);
}
"S_IFIFO|0666"指明创建?个命名管道且存取权限为0666，即创建者、与创建者同组的
?户、其他?户对该命名管道的访问权限都是可读可写（ 这?要注意umask对?成的
管道?件权限的影响） 。
命名管道创建后就可以使?了，命名管道和管道的使??法基本是相同的。只是使?命
名管道时，必须先调?open()将其打开。因为命名管道是?个存在于硬盘上的?件，?管道
是存在于内存中的特殊?件。
需要注意的是，调?open()打开命名管道的进程可能会被阻塞。但如果同时?读写?式
（ O_RDWR）打开，则?定不会导致阻塞；如果以只读?式（ O_RDONLY）打开，则调
?open()
?
运行示例
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那么此时我们早server.c中创建命名管道并打开，对管道中进行写操作，在client.c中进行读操作，把读到的内容进行打印，就实现了我们的使用命名管道通信。
Server.c：
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<string.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#define _PATH_NAME_ "/tmp/file.tmp"
#define _SIZE_ 100
?
int main()
{
int ret=mkfifo(_PATH_NAME_,S_IFIFO|0666);
if(ret==-1){
printf("make fifo error\n");
return 1;
}
char buf[_SIZE_];
memset(buf,‘\0‘,sizeof(buf));
int fd=open(_PATH_NAME_,O_WRONLY);
while(1)
{
//scanf("%s",buf);
fgets(buf,sizeof(buf)-1,stdin);
int ret=write(fd,buf,strlen(buf)+1);
if(ret<0){
printf("write error");
break;
}
}
close(fd);
return 0;
}
?
Client.c：
#include<stdio.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/types.h>
#include<string.h>
#define _PATH_NAME "/tmp/file.tmp"
#define _SIZE_ 100
int main()
{
int fd=open(_PATH_NAME,O_RDONLY);
if(fd<0){
printf("open file error");
return 1;
}
char buf[_SIZE_];
memset(buf,‘\0‘,sizeof(buf));
while(1)
{
int ret=read(fd,buf,sizeof(buf));
if(ret<0){
printf("read end or error\n");
break;
}
printf("%s",buf);
}
close(fd);
return 0;
}
?
结果演示：
linux进程间通信（一）之管道