匿名管道通訊

管道是Linux支持的最初Unix IPC形式之一，具有以下特點：

1.管道是半雙工的，數據只能向一個方向流動；需要雙方通信時，需要建立起兩個管道；

2.只能用於父子進程或者兄弟進程之間（具有親緣關係的進程）；

什麼是管道

管道對於管道兩端的進程而言，就是一個文件，但它不是普通的文件，它不屬於某種文件系統，而是自立門戶，單獨構成一種文件系統，並且只存在與內存中。

數據的讀出和寫入

一個進程向管道中寫的內容被管道另一端的進程讀出。寫入的內容每次都添加在管道緩衝區的末尾，並且每次都是從緩衝區的頭部讀出數據。

管道的創建

#include int pipe(int fd[2])

管道兩端可分別用描述字fd[0]以及fd[1]來描述，需要注意的是，管道的兩端是固定了任務的。即一端只能用於讀，由描述字fd[0]表示，稱其爲管道讀端；另一端則只能用於寫，由描述字fd[1]來表示，

管道的規則

1. 當管道內容長度爲0時，讀端將處於阻塞狀態，等待寫端向管道寫入內容

2. 當寫端數據長度小於緩衝區長度時，數據將以原子性寫入緩衝區。

對讀進程來說：

3. 當寫端被關閉時，所有數據被讀出後，read返回0。

4. 當寫端未被關閉時，所有數據被讀出後，讀端阻塞。

對寫進程來說：

5. 當讀端關閉時，如寫端數據長度大於管道最大長度時，寫完管道長度時，產生信號SIGPIPE後退出程序。（以存入管道的數據讀進程可以讀取到）

6. 當讀端未被關閉時，如寫端數據長度大於管道最大長度時，寫完管道長度時，寫端將處於阻塞狀態

規則分析1

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

int main() {
	int fd[2];
	pid_t cid;

	if (pipe(fd) == -1) {
		perror("管道創建失敗！");
		exit(1);
	}
	cid = fork();
	switch (cid) {
	case -1:
		perror("子進程創建失敗");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		close(fd[1]);
		char message[1000];
		int num = read(fd[0], message, 1000);
		printf("子進程讀入的數據是：%s,長度是=%d", message, num);
		close(fd[0]);
		break;
	default:
		close(fd[0]);
		char *writeMsg = "父進程寫入的數據！";
		sleep(10);//1
		write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg));
		close(fd[1]);
		break;
	}
	return 0;
}

[root@ Release 18$] ps -C processcomm -opid,ppid,stat,cmd

PID PPID STAT CMD

5973 2488 S /root/workspace/processcomm/Release/processcomm

5976 5973 S /root/workspace/processcomm/Release/processcomm

=>讀端由於阻塞中，其所在進程（子進程）處於sleep狀態

控制檯輸出

父進程工作PID=5973,PPID=2488

子進程工作PID=5976,PPID=5973

子進程讀入的數據是：父進程寫入的數據！,長度是=27

規則分析2

switch (cid) {
	case -1:
		perror("子進程創建失敗");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("子進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
		break;
	default:
		printf("父進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());

		close(fd[0]);
		const long int writesize=4000;
		char writeMsg[writesize];
		int i;
		for(i=0;i<writesize;i++)
		{
			writeMsg[i]='a';
		}
		int writenum=write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg));
		printf("父進程寫入的數據長度是=%d\n", writenum);
		close(fd[1]);
		wait(NULL);
		break;
	}

控制檯輸出

父進程工作PID=7072,PPID=2488

父進程寫入的數據長度是=4001

子進程工作PID=7077,PPID=7072

規則分析3

switch (cid) {
	case -1:
		perror("子進程創建失敗");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("子進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
		close(fd[1]);
		char message[40001];
		int num = read(fd[0], message, 4001);
		printf("子進程讀入的數據長度是=%d\n", num);
		num = read(fd[0], message, 4000);
		printf("子進程再次讀入的數據長度是=%d", num);
	    close(fd[0]);
		break;
	default:
		printf("父進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());

		close(fd[0]);
		const long int writesize = 4000;
		char writeMsg[writesize];
		int i;
		for (i = 0; i < writesize; i++) {
			writeMsg[i] = 'a';
		}
		int writenum = write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg));
		printf("父進程寫入的數據長度是=%d\n", writenum);
		close(fd[1]);
	//	wait(NULL);
		break;
	}

[root@ Release30$] ps -C processcomm -o pid,ppid,stat,cmd

PID PPID STAT CMD

=>讀寫進程都已退出

控制檯輸出

父進程工作PID=8004,PPID=2488

父進程寫入的數據長度是=4001

子進程工作PID=8009,PPID=1

子進程讀入的數據長度是=4001

子進程再次讀入的數據長度是=0

規則分析4

switch (cid) {
	case -1:
		perror("子進程創建失敗");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("子進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
		char message[40001];
		int num = read(fd[0], message, 4001);
		printf("子進程讀入的數據長度是=%d", num);
		num = read(fd[0], message, 4000);
		printf("子進程再次讀入的數據長度是=%d", num);
		break;
	default:
		printf("父進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
		close(fd[0]);
		const long int writesize = 4000;
		char writeMsg[writesize];
		int i;
		for (i = 0; i < writesize; i++) {
			writeMsg[i] = 'a';
		}
		int writenum = write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg));
		printf("父進程寫入的數據長度是=%d\n", writenum);
		close(fd[1]);
		break;
	}

[root@ Release29$] ps -C processcomm -o pid,ppid,stat,cmd

PID PPID STAT CMD

7916 1 S /root/workspace/processcomm/Release/processcomm

=>讀進程阻塞

控制檯輸出：

父進程工作PID=7914,PPID=2488

父進程寫入的數據長度是=4001

子進程工作PID=7916,PPID=1

規則分析5

switch (cid) {
	case -1:
		perror("子進程創建失敗");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("子進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
			close(fd[1]);
		char message[65535];
		int num = read(fd[0], message, 65535);
		printf("子進程讀入的數據長度是=%d", num);
	close(fd[0]);
		break;
	default:
		printf("父進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());

		close(fd[0]);
		const long int writesize = 80000;
		char writeMsg[writesize];
		int i;
		for (i = 0; i < writesize; i++) {
			writeMsg[i] = 'a';
		}
		int writenum = write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg));
		printf("父進程寫入的數據長度是=%d\n", writenum);
		close(fd[1]);
		wait(NULL);
		break;
	}

[root@ Release25$] ps -C processcomm -o pid,ppid,stat,cmd

PID PPID STAT CMD

=>所有進程都以退出

控制檯輸出

父進程工作PID=7776,PPID=2488

子進程工作PID=7778,PPID=7776

子進程讀入的數據長度是=65535

規則分析6

switch (cid) {
	case -1:
		perror("子進程創建失敗");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("子進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
		break;
	default:
		printf("父進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
		const long int writesize=80000;
		char writeMsg[writesize];
		int i;
		for(i=0;i<writesize;i++)
		{
			writeMsg[i]='a';
		}
		int writenum=write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg));
		printf("父進程寫入的數據長度是=%d\n", writenum);
		wait(NULL);
		break;
	}

父進程工作PID=7309,PPID=2488

子進程工作PID=7314,PPID=7309

[root@ Release24$] ps -C processcomm -o pid,ppid,stat,cmd

PID PPID STAT CMD

7309 2488 S /root/workspace/processcomm/Release/processcomm

7314 7309 Z [processcomm]<defunct>

管道代碼舉例

1. 當發送信息小於管道最大長度

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

int main() {
	int fd[2];
	pid_t cid;

	if (pipe(fd) == -1) {
		perror("管道創建失敗！");
		exit(1);
	}
	cid = fork();
	switch (cid) {
	case -1:
		perror("子進程創建失敗");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("子進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
		close(fd[1]);
		char message[1000];
		int num;
		do {

			num = read(fd[0], message, 1000);
			printf("子進程讀入的數據長度是=%d\n", num);
		} while (num != 0);

		close(fd[0]);
		break;
	default:
		printf("父進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
		close(fd[0]);
		const long int writesize = 37;
		char writeMsg[writesize];
		int i;
		for (i = 0; i < writesize-1; i++) {
			writeMsg[i] = 'a';
		}
		writeMsg[writesize-1]='\0';
		int writenum = write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg)+1);
		printf("父進程寫入的數據長度是=%d\n", writenum);
		close(fd[1]);
		break;
	}
	return 0;
}

2. 當發送信息大於管道最大長度

此例子主要應該規則6，當發送信息大於管道長度時且寫進程在未全部將新數據寫入管道中，寫進程處於阻塞狀態，直到所有數據寫入管道

int main() {
	int fd[2];
	pid_t cid;

	if (pipe(fd) == -1) {
		perror("管道創建失敗！");
		exit(1);
	}
	cid = fork();
	switch (cid) {
	case -1:
		perror("子進程創建失敗");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("子進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
		close(fd[1]);
		char message[1000];
		int num;
		do {
			num = read(fd[0], message, 1000);
			printf("子進程讀入的數據長度是=%d\n", num);
		}while(num!=0);

		close(fd[0]);
		break;
	default:
		printf("父進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());

		const long int writesize = 80000;
		char writeMsg[writesize];
		int i;
		for (i = 0; i < writesize-1; i++) {
			writeMsg[i] = 'a';
		}
		writeMsg[writesize-1]='\0';
		int writenum = write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg)+1);
		printf("父進程寫入的數據長度是=%d\n", writenum);
		close(fd[0]);
		close(fd[1]);
		break;
	}
	return 0;
}

3. 寫進程多次寫入

此例應用規則6，防止多次寫入，寫入數據長度管道最大長度

int main() {
	int fd[2];
	pid_t cid;

	if (pipe(fd) == -1) {
		perror("管道創建失敗！");
		exit(1);
	}
	cid = fork();
	switch (cid) {
	case -1:
		perror("子進程創建失敗");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("子進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
		close(fd[1]);
		char message[1000];
		int num;
		do {
			num = read(fd[0], message, 1000);
			if (num > 0) {
				printf("子進程讀入的數據長度是=%d %s\n", num, message);
			}

		} while (num != 0);

		close(fd[0]);
		break;
	default:
		printf("父進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());

		const long int writesize = 10;
		char writeMsg[writesize];
		int i;
		for (i = 0; i < writesize - 1; i++) {
			writeMsg[i] = 'a';
		}
		writeMsg[writesize - 1] = '\0';
		int writenum = write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg));
		printf("父進程寫入的數據長度是=%d\n", writenum);

		char *newmsg = "helloworld";
		writenum = write(fd[1], newmsg, strlen(newmsg) + 1);
		printf("父進程再次寫入的數據長度是=%d\n", writenum);
		close(fd[0]);
		close(fd[1]);
		break;
	}
	return 0;
}

4. 兄弟間的管道通訊

int main() {
	int fd[2];
	pid_t cid, did;

	if (pipe(fd) == -1) {
		perror("管道創建失敗！");
		exit(1);
	}
	cid = fork();
	switch (cid) {
	case -1:
		perror("兄進程創建失敗");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("兄進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
		close(fd[1]);
		char message[1000];
		int num;
		do {
			num = read(fd[0], message, 1000);
			if (num > 0) {
				printf("兄進程讀入的數據長度是=%d,%s\n", num, message);
			}

		} while (num != 0);

		close(fd[0]);
		break;
	default:
		did = fork();
		if (did == 0) {
			printf("弟進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());

			const long int writesize = 10;
			char writeMsgs[writesize];
			int i;
			for (i = 0; i < writesize - 1; i++) {
				writeMsgs[i] = 'a';
			}
			writeMsgs[writesize - 1] = '\0';
			int writenum = write(fd[1], writeMsgs, strlen(writeMsgs) + 1);
			printf("弟進程寫入的數據長度是=%d\n", writenum);
			close(fd[0]);
			close(fd[1]);
		} else if (did == -1) {
			perror("弟進程創建失敗！");
			exit(3);

		}

		break;
	}
	return 0;
}

5. 父子雙通道管道通訊

int main() {
	int fd[2], backfd[2];
	pid_t cid;

	if (pipe(fd) == -1) {
		perror("管道創建失敗！");
		exit(1);
	}
	if (pipe(backfd) == -1) {
		perror("管道創建失敗！");
		exit(2);
	}
	cid = fork();
	switch (cid) {
	case -1:
		perror("子進程創建失敗");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("子進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());
		close(fd[1]);
		char message[10000];
		int num;

		do {

			num = read(fd[0], message, 10000);
			printf("子進程讀入的數據長度是=%d\n", num);
		} while (num != 0);

		close(fd[0]);

		close(backfd[0]);
		char *msg1 = "消息返回成功啊！";
		write(backfd[1], msg1, strlen(msg1) + 1);
		close(backfd[1]);
		break;
	default:
		printf("父進程工作PID=%d,PPID=%d\n", getpid(), getppid());

		const long int writesize = 80000;
		char writeMsg[writesize];
		int i;
		for (i = 0; i < writesize - 1; i++) {
			writeMsg[i] = 'a';
		}
		writeMsg[writesize - 1] = '\0';
		int writenum = write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg) + 1);
		printf("父進程寫入的數據長度是=%d\n", writenum);
		close(fd[0]);
		close(fd[1]);
		close(backfd[1]);
		char msg2[1000];
		int num1 = read(backfd[0], msg2, 1000);
		printf("返回消息是：%s", msg2);
		close(backfd[0]);
		break;
	}
	return 0;
}

Linux學習記錄--匿名管道通訊

匿名管道通訊

什麼是管道

數據的讀出和寫入

管道的創建

管道的規則

規則分析1

規則分析2

規則分析3

規則分析4

規則分析5

規則分析6

管道代碼舉例

1. 當發送信息小於管道最大長度

2. 當發送信息大於管道最大長度

3. 寫進程多次寫入

4. 兄弟間的管道通訊

5. 父子雙通道管道通訊

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