linux学习记录（十）------进程间的通信（管道通信）

文章目录

• • • 1.IPC
    • • 进程间通信常用的几种方式
    • 2.无名管道
    • • 2.1.管道的概念
      • 2.2.管道的原理
      • 2.3管道的局限性
      • 2.4.创建匿名管道
      • 2.5.父子进程使用管道通信
      • 2.6.管道的读写行为
      • 2.7.查看管道缓冲区大小
    • 3.有名管道
    • • 3.1.特点
      • 3.2.使用场景
      • 3.3.创建方式
      • 3.4.fifo文件可以使用io函数进程操作

1.IPC

Inter Process Communication

进程间通信常用的几种方式

1.管道通信：有名管道，无名管道

2.信号- 系统开销小

3.消息队列-内核的链表

4.信号量-计数器

5.共享内存

6.内存映射

7.套接字

2.无名管道

2.1.管道的概念

• 本质

  • 内核缓冲区
  • 伪文件-不占用磁盘空间

• 特点：

  • 两部分：
    • 读端，写端，对应两个文件描述符
    • 数据写端流入，读端流出
  • 操作管理的进程被销毁之后，管道自动被释放
  • 管道默认是阻塞的

2.2.管道的原理

• 内部实现方式：队列
  • 环形队列------>便于数据读取
  • 特点：先进先出
• 缓冲区大小
  • 默认4K
  • 大小会根据实际情况做适当调整

2.3管道的局限性

• 队列：
  • 数据只能读取一次，不能重复读取
• 半双工：
  • 单工：遥控器
  • 半双工：对讲机
    • 数据传输方向是单向的
  • 双工
• 匿名管道
  • 适用于有血缘关系的进程

2.4.创建匿名管道

int pipe(int fd[2])
fd‐传出参数：
fd[0]‐读端----3
fd[1]‐写端----4
返回值：
0：成功
‐1：创建失败

2.5.父子进程使用管道通信

• 实现 ps aux| grep “bash”

• 数据重定向：dup2

2.6.管道的读写行为

• 读操作

  • 有数据
    • read（fd[1]）正常读，返回读的字节数
  • 无数据
    • 写端被全部关闭，read返回0，相当于文件被读到尾部
    • 写端未被全部关闭
      • read被阻塞

• 写操作

  • 读端被全部关闭
    • 管道破裂，进程被终止（就如同水管一端不停地进水另一端不出水水管迟早被撑爆）
      • 内核给当前进程发送信号SIGPIPE-13，默认处理动作
  • 读端未被全部关闭
    • 缓冲区写满了
      • writezuse
    • 缓冲区未写满
      • write继续写，直到写满为止

• 如何设置非阻塞？

  • 默认读写两端都阻塞
  • 设置读端为非阻塞pipe(fd)
    • fcntl-变参函数
      • 复制文件描述符-dup
      • 修改文件属性-open的时候对应flag属性
    • 设置方法

//获取原来的flags
int flags = fcntl(fd[0],F+GETFL);
//设置新的flags
flag |=O_NONBLOCK;
fcntl(fd[0],F_SETFL,flags)；
fcntl(fd[0],F_SETFL,flags);

2.7.查看管道缓冲区大小

• 命令

  • ulimit -a

• fpathconf

父子进程通过管道通信

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

int main()
{
        pid_t pid;
        int fd[2];
        if(pipe(fd))
        {
                printf("create pipe failed\n");
                return -1;
        }
        printf("create pipe successed\n");
        pid = fork();
        if(pid == -1)
        {
                printf("create process failed\n");
                return -2;
        }
        else if(pid > 0)
        {
                close(fd[0]);
                dup2(fd[1],STDOUT_FILENO);//将管道的写端重定义从终端写入
                execlp("ps","ps","aux",NULL);//让父进程执行ps aux 的命令并把数据写到管道
        }
        else if(pid == 0)
        {
                close(fd[1]);
                dup2(fd[0],STDIN_FILENO);//将管道的读出重定义为读到终端
                execlp("grep","grep","bash",NULL);//子进程执行grep bash命令筛选父进程写入的数据并显示到终端
        }

        return 0;
}

3.有名管道

//函数形式：
int mkfifo(const char \*filename,mode_t mode);
/*
*function：创建管道文件
*param：管道文件文件名，权限，创建的文件权限仍然和umask有关系。
*return：创建成功返回0，创建失败返回-1。
*/

3.1.特点

• 有名管道

• 在磁盘上有这样一个文件 ls -l ->p

• 也是一个伪文件，在磁盘大小永久为0

• 数据存在内核中有一个对应的缓冲区

• 半双工通信方式

3.2.使用场景

没有血缘关系的进程间通信

3.3.创建方式

• 命令：mkfifo 管道名

• 函数：mkfifo

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


int main()
{
        int ret;
        ret = mkfifo("./myfifo",0777);
        if(ret == -1)
        {
                printf("create myfifo failed\n");
                return -1;
        }


        return 0;
}

3.4.fifo文件可以使用io函数进程操作

• open/close

• read/write

• 不能执行lseek操作

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

int main()
{
	int ret;
	int fd;
	char ReadBuf[50] = {0};
	ret = mkfifo("./myfifo",0777);//创建有名管道
	if(ret == -1)
	{
		printf("make fifo failed\n");
		return -1;
	}

	fd = open("./myfifo",O_RDONLY);//打开有名管道
	if(fd == -1)
	{
		printf("open file failed\n");
		return -1;
	}
	ret = read(fd,ReadBuf,50);//读有名管道的内容
	printf("read %d byte is %s",ret,ReadBuf);

	close(fd);
	return 0;
}

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

int main()
{
	int ret;
	int fd;
	char *str = "hello world";//预定要发送的内容也可以设置从控制终端读
	fd = open("./myfifo",O_WRONLY);
	if(fd == -1)
	{
		printf("open file failed\n");
		return -1;
	}
	ret = write(fd,str,strlen(str));//写数据
	if(ret == -1)
	{
		printf("write error\n");
		return -1;
	}
	close(fd);
	return 0;
}