Linux利用管道實現進程間通信

系統中，進程之間獨立性大，互相的影響較小，所以造成進城之間相互通信的難度較大。

所在想辦法讓進程去看到一份相同的公共資源（一般操作系統提供，這資源不屬於任何進程），以這樣的方式實現進程的通信。

用管道實現進程間通信的原理：如下圖所示

匿名管道（pipe）

【匿名管道的創建】

int pipe(fd[2]);

這是一個系統調用接口，創建一個匿名管道文件。

【函數具體說明】

參數：fd是一個具有兩個參數的數組，當成功創建匿名管道時，會用這個數組存放管道文件的文件描述符；fd[0]中保存管道文件的讀端，fd[1]保存管道文件的寫端。

返回值：成功返回0，否則返回-1。

例：子進程和父進程之間的通信

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    int fd[2] = {0, 0};
    //創建管道，將寫端和讀端的文件描述符分別放入fd[1],fd[0]
    if(pipe(fd) < 0)
    {
    perror("pipe: ");
    return -1;
    }
    pid_t id = fork();
    if(id == 0)//子進程向管道中寫入
    {
    //關閉子進程的讀端
    close(fd[0]);
    char *msg = "Hello,I am child\n";
    while(1)
    {
        //向管道中寫入內容
        write(fd[1], msg, strlen(msg));
        sleep(1);
    }
    }
    else//父進程從管道中讀取
    {
    //關閉父進程的寫端
    close(fd[1]);
    char buf[1024];
    while(1)
    {
        //從管道中讀出內容
        ssize_t s = read(fd[0],buf,sizeof(buf)-1);
        if(s > 0)
        {
        buf[s] = 0;
        printf("father read: %s", buf);
        }
    }
    }
}

【匿名管道的特點】

1. 單向通信
2. 只能進行具有血緣關係的進程間通信，常用於父子進程
3. 管道生命週期隨進程
4. 管道提供面向字節流的通信服務
5. 自帶同步機制，保證讀寫的正確性

命名管道（FIFO）

命名管道與匿名管道的區別：

管道的一個不足之處是沒有名字，因此，只能⽤用於具有親緣關係的進程間通信。FIFO不同於管道之處在於它提供一 個路徑名與之關聯，以FIFO的文件形式存儲於文件系統中。命名管道是一個設備文件。因 此，即使進程與創建FIFO的進程不存在親緣關係，只要可以訪問該路徑，就能夠通過FIFO 相互通信。

【命名管道的創建】

int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

這是一個系統調用接口，創建一個命名管道。

【函數具體說明】

參數：pathname爲創建的命名管道的全路徑名;mod爲創建的命名管道的模式，指 明其存取權限

返回值：成功返回0，否則返回-1

例：server和client兩個不具有血緣關係的進程間的通信

server：

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

int main()
{
    //創建命名管道
    if(mkfifo("./mypipe", S_IFIFO|0666) < 0)
    {
    perror("mkfifo :");
    return -1;
    }
    //代開管道文件，讀方式打開
    int fd = open("./mypipe", O_RDONLY);
    if(fd < 0)
    {
    perror("open :");
    return -2;
    }
    //緩衝
    char buf[1024];
    while(1)
    {
    //從管道輸入讀內容到緩衝
    ssize_t s = read(fd, buf, sizeof(buf)-1);
    if(s > 0)
    {
        buf[s] = 0;
        //從緩衝寫到標準輸出
        write(0,buf,strlen(buf));
    }
    else if(s == 0)
    {
        break;
    }
    }
    close(fd);
    return 0;
}

client：

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

int main()
{
    //代開管道文件，寫方式打開
    int fd = open("./mypipe", O_WRONLY);
    if(fd < 0)
    {
    perror("open :");
    return -2;
    }
    //緩衝
    char buf[1024];
    while(1)
    {
    //從標準輸入讀內容到緩衝
    ssize_t s = read(0, buf, sizeof(buf)-1);
    if(s > 0)
    {
        buf[s] = 0;
        //從緩衝寫到管道中
        write(fd,buf,strlen(buf));
    }
    else if(s == 0)
    {
        break;
    }
    }
    close(fd);
    return 0;
}

【命名管道的特點】

     命名管道的特點與匿名管道的特點類似，有一點不同的是，命名管道可以讓沒有血緣關係的進程之間進行通信，而匿名管道不行

【使用管道時需要注意的四種情況】

1. 如果指向管道寫端的文件描述符被關閉，那麼當其他進程繼續從讀端讀取數據時，管道中剩下的數據被取走之後在繼續讀取數據會直接返回0，類似於讀到文件末尾。
2. 如果指向管道寫端的文件描述符沒有關閉，但是進程並不往其中寫入內容，當其他進程繼續從讀端讀取數據時，管道中剩下的數據被讀取之後在進行讀會read阻塞，直到管道中寫入新的數據。
3. 如果指向管道讀端的文件描述符沒有關閉，但是進程並不讀任何內容，當其他進程繼續從寫端寫入時，當管道中剩下的空間被寫滿在次寫入會write阻塞，直到管道中的數據被讀走。
4. 如果指向管道讀端的文件描述符被關閉，當寫端進程繼續向管道中寫數據時，操作系統會向寫端的進程發送13號信號，導致進程異常結束。

【管道的大小】

可以使用 ulimit -a來查看

可以看到管道的大小爲 512*8 = 4096bytes