进程通信之管道

管道

管道是UNIX系统IPC的最古老形式，并且所有UNIX系统都提供此种通信机制，我们把一个进程连接到另一个进程的数据流称为管道，在管道中一个进程写，一个进程读。



管道的本质也就是操作系统内核提供的一段内存。

管道在创建时获得固定字节数的大小，当一个进程往里面写时，如果有空间，写请求立即执行，否则该进程被阻塞。类似的，如果一个进程试图读取多于当前管道的字节数时，也会阻塞。

管道有两类：匿名管道和命名管道

匿名管道

匿名管道的操作必须是有两个亲缘关系的进程

管道是调用pipe函数创建的：

int pipe(int fd[2])

fd是一个文件描述符数组，fd[0]表示读端，fd[1]表示写端

成功返回0，失败返回小于0的错误代码

下面一段匿名管道创建的代码：

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

void Test1()
{
int fd[2];
int ret = pipe(fd);
if(ret <  0)
{
perror("pipe");
return;
}

//通过fork创建子进程，父进程从管道一端写，子进程从管道读
int pid = fork();

const char* str = "hello\n";
if(pid > 0)
{
//father write
close(fd[0]);//父进程只写，所以关闭读端的文件描述符
write(fd[1]，str，strlen(str));
close(fd[1]);
printf("father：%d\n"，getpid());
}
else if(pid == 0)
{
//child read
close(fd[1]);//子进程只读，所以关闭写端的文件描述符
char buf[1024] = {0};
read(fd[0]，buf，sizeof(buf)-1);//-1操作是为了给'\0'预留位置
close(fd[0]);
printf("child：%d ，%s\n"，getpid()，buf);

}
else
perror("fork");
sleep(1);
}

用frok共享管道原理：



注意：当数据被读走后，数据就会被管道释放，以便继续接收更多的数据。

管道结构

在底层实现总，管道的实现是两个进程的f_inode指向同一个临时的inode节点，这个节点指向一个物理页面



因此，对管道的操作也就是对文件的操作，通过不同的文件描述符来标识不同的文件

命名管道

命名管道不需要进程之间有任何关系便能完成通信。

创建一个命名管道：

mkfifo filename

也可以通过函数创建

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

代码实现：

client.c

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

int main()
{
int ret = open("./mypipe"，O_WRONLY);
if(ret < 0)
{
perror("open");
exit(1);
}
char buf[1024] = {0};
while(1)
{
printf(">：");
fflush(stdout);
ssize_t read_size = read(0，buf，sizeof(buf)-1);
if(read_size > 0)
{
buf[read_size] = '\0';
write(ret，buf，strlen(buf));
}
else
{
perror("read");
continue;
}
}
return 0;
}

server.c

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

int main()
{
int ret = open("./mypipe"，O_RDONLY);
if(ret < 0)
{
perror("open");
exit(1);
}
char buf[1024] = {0};
while(1)
{
ssize_t read_size = read(ret，buf，sizeof(buf)-1);
if(read_size < 0)
{
perror("read");
continue;
}
else if(read_size == 0)
{
printf("一个客户端退出\n");
break;
}
else
{
buf[read_size] = '\0';
printf("[client]：");
fflush(stdout);
write(1，buf，strlen(buf));
}

}
close(ret);
return 0;
}

mkfifo创建一个命名管道：

用命名管道实现服务器/客户端之间的通信，满足：客户端从标准输入读取信息，通过命名管道发送给服务器端，服务器端将其输出到屏幕上。

管道的特点

单向通信

面向字节流

aaf4

缓冲区大小有限制

生命周期根随进程

管道有容量限制

管道内部具有同步机制（同时只能由一个进程读写）