Linux_进程间通信（管道）

进程间通信

进程间通信目的

数据传输：一个进程需要将他的数据发送给另一个进程

资源共享：多个进程间共享同样的资源

通知时间：一个进程需要向另一个进程发送消息，通知他们发生了某种事件（如进程终止时要通知父进程）

进程控制：有些进程希望完全控制另一个程序的执行（如debug），此事控制进程希望能够拦截另一个进程的所有陷入和异常，并能够及时知道他的状态改变

进程间通信发展

管道：

System V进程间通信

POSIX进程间通信

进程间通信分类：

1.匿名管道

2.命名管道

3.System V IPC:

System V 消息队列

System V 共享内存

System V 信号量

4.POSIX IPC:

消息队列

共享内存

信号量

互斥量

条件变量

读写锁

管道

管道定义：

管道是最古老的进程间通信的方式

吧从一个进程连接到另一个进程的一个数据流称为一个“管道”

匿名管道

#include <unistd.h>
int pipe(int fd[2]);

功能：创建一个匿名管道，参数：fd，文件描述符数组，其中fd【0】表示读端，fd【1】表示写端

返回值：成功返回0，失败返回错误代码

实例：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

int main(){
    int fd[2];
    int ret = pipe(fd);
    if(ret < 0){
        perror("pipe");
        return 1;
    }

    pid_t id = fork();
    if(id == 0){//child//子进程写，父进程读
        close(fd[0]);
        int count = 0;
        const char *msg = "hello f,I am c!\n";
        while(1){
            usleep(1000);
            write(fd[1],msg,strlen(msg));
            printf("%d\n",count++);
        }
    }else{//father
        close(fd[1]);
        char buf[64];
        while(1){
            ssize_t s = read(fd[0],buf,sizeof(buf)-1);
            if(s > 0){
                buf[s] = '\0';
                printf("f say: %s\n",buf);
            }
        }
    

//    printf("%d,%d\n",fd[0],fd[1]);
    return 0;
}

用fork共享管道的原理

深度理解管道

1.父进程创建管道

2.父进程fork出子进程

3.父进程关闭fd[0],子进程关闭fd[1]

所以实质上，看待管道，就如同看待文件一样！管道使用方法和文件是一样的，符合Linux下一切皆文件的思想。

那么当我们的子进程写的快，父进程读的很慢或者父进程读的很快，子进程写的很慢的时候，会怎么样呢》接下来要提到管道读写规则：

当没有数据可读时：

O_NONBLOCK disable:read调用阻塞，即进程暂停执行，一直等到有数据来为止。

O_NONBLOCK enable:read调用返回-1，errno值为EAGAIN。

当管道满的时候：

O_NONBLOCK disable:write调用阻塞，直到有进程读走数据

O_NONBLOCK enable：write调用返回-1，errno值为EAGAIN。

如果所有的管道写端对应的文件描述符被关闭，则read返回0

如果所有的管道读端对应的文件描述符被关闭，则write操作会产生信号SIGPIPE，进而可能导致write进程退出

当要写入的数据量不大于PIPE_BUF时，linux将保证写入的原子性

当要写入的数据量不大于PIPE_BUF时，linux将不再保证写入的原子性

管道特点：

只能用于具有共同祖先的进程（具有亲缘关系的进程）之间进行通信；通常，一个管道由一个进程创建，然后该进程调用fork，此后父子进程之间就可应用该管道。

管道提供流式服务

一般而言，进程退出，管道释放，所以管道的生命周期随进程

一般而言，内核会对管道操作进行同步与互斥

管道是半双工的，数据智能向一个方向流动；需要双方通信时，需要建立两个管道。

命名管道

管道应用的一个限制就是只能在具有相同祖先（具有亲缘关系）的进程间通信。

如果我们想在不相关的进程之间交换数据，可以使用fifo文件来做这项工作，他经常被称为命名管道。

命名管道是一种特殊类型的文件

命名管道创建

命令行方式：mkfifo filename

程序创建:int mkfifo(const char* filename,mode_t mode)

匿名管道与命名管道的区别

匿名管道由pipe函数创建并打开

命名管道由mkfifo函数创建，打开用open

FIFO(命名管道)与pipe(匿名管道)之间唯一的区别在于他们创建和打开的方式不同，一旦这些工作完成之后，他们具有相同的语义。

命名管道的打开规则

如果当前打开操作是为读而打开FIFO时

O_NONBLOCK disable:阻塞到直到有相应进程为写而打开该FIFO

O_NONBLOCK enable:立刻返回成功

如果当前打开操作是为写而打开FIFO时

O_NONBLOCK disable:阻塞到直到有相应进程为读而打开该FIFO

O_NONBLOCK endble:立刻返回失败，错误码为ENXIO

例：client/server

server:

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>


int main(){
    umask(0);
    if(mkfifo("mypipe",0644)<0){
        perror("fifo error\n");
        return 1;
    }

    int rfd = open("mypipe",O_RDONLY);
    if(rfd < 0){
        perror("rfd error\n");
        return -1;
    }

    char buf[1024];
    while(1){
        buf[0] = 0;
        printf("please waite....\n");
        ssize_t s = read(rfd,buf,sizeof(buf)-1);
        if(s>0){
            buf[s] = '\0';
            printf("Client say# %s\n",buf);
        }else if(s == 0){
            printf("Client quit,exit now!\n");
            exit(EXIT_SUCCESS);
        }else
            exit(EXIT_FAILURE);
    }
    close(rfd);
    return 0;
}

client:

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main(){
    int wfd = open("mypipe",O_WRONLY);
    if(wfd < 0){
        perror("wfd error\n");
        return 1;
    }

    char buf[1024];
    while(1){
        buf[0] = 0;
        printf("Please Enter# ");
        fflush(stdout);
        ssize_t s = read(0,buf,sizeof(buf)-1);
        if(s > 0){
            buf[s] = 0;
            write(wfd,buf,strlen(buf));
        }else{
            perror("error");
            return -1;
        }
    }
    close(wfd);
    return 0;
}

Linux_进程间通信（管道）

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