Linux —— 进程间通信（管道）
目录
一，进程间通信
二，管道
匿名管道
命名管道
一，进程间通信
进程间通信（IPC，InterProcess Communication），即在不同进程之间进行信息的传播或交换；由于一般进程用户地址空间是独立的，不可直接访问其他进程地址空间，因此进程间进行信息交换必须通过系统内核进行；
进程间通信目的
- 数据传输，将一个进程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；
- 通知事件，一个进程向另一个进程或一组进程发送信息，通知它们发生了某种事件（如进程终止时通知父进程）；
- 进程控制，有些进程希望完全控制另一个进程的执行（如debug），此时进程希望能够拦截另一个进程的所有异常，并能够及时知道其状态的改变；
进程间通信的分类
- 管道
- 匿名管道pipe
- 命名管道
- System V IPC
- system V 消息队列
- system V 共享内存
- system V 信号量
- POSIX IPC
- 信息队列
- 共享内存
- 信息量
- 互斥量
- 调节变量
- 读写锁
二，管道
匿名管道pipe、命名管道；
匿名管道
Linux通过使用竖线（管道符 | ）来连接多个命令，以形成一个管道；管道符前面命令的输出作为管道符后面命令的输入，管道中的数据只能单向流动（即半双工通信），要实现双向流动需创建两个管道；另外，此管道为匿名管道，用完即被自动销毁，且只能在父子进程间通信；
[wz@192 Desktop]$ cat test.c | grep main
int main() 
父进程需读写都打开文件，这样子进程继承时才会有读写，然后通过关闭父子进程对应的读写，来实现信息的传输；不关闭相应的读写，也可通信，但一般关闭防止误操作；
管道函数 pipe
- 创建匿名管道
- 创建成功，返回0；
- 创建失败，返回-1；
pipefd为文件描述符数组
- pipefd[0]，指定管道读端，默认值为3；
- pipefd[1]，指定管道写端，默认值为4；
#include <stdio.h>
#include <unistd.h> int main()
{ int pipefd[2]; if(pipe(pipefd) < 0) { perror("pipe"); return 1; } printf("pipefd[0]: %d\n", pipefd[0]); printf("pipefd[1]: %d\n", pipefd[1]); return 0;
} [wz@192 pipe]$ ./test
pipefd[0]: 3
pipefd[1]: 4
int main()
{ int pipefd[2]; if(pipe(pipefd) < 0){ perror("pipe"); return 1; } char buf[32]; write(pipefd[1],"hellopipe",32); //向管道内写read(pipefd[0],buf,32); //从管道内读 printf("buf: %s\n", buf); return 0;
} [wz@192 pipe]$ ./test
buf: hellopipe
//子进程写入，父进程读取
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>int main()
{int pipefd[2];if(pipe(pipefd) < 0){perror("pipe");return 1;}pid_t id = fork();if(id < 0){perror("fork");return 1;}else if(id == 0){close(pipefd[0]);char* msg = "child msg";int count=5;while(count){printf("child write: %s\n",msg);write(pipefd[1],msg,strlen(msg));sleep(1);count--;}close(pipefd[1]);exit(0);}else{char buf[64];close(pipefd[1]);while(1){ssize_t sz=read(pipefd[0],buf,sizeof(buf)-1);if(sz>0){buf[sz]=0;printf("father read: %s\n",buf);}else if(sz==0){printf("pipe file empty!\n");break;}}close(pipefd[0]);printf("close read\n");int status = 0; pid_t wait_pid = waitpid(id,&status,0); if(WIFEXITED(status) && wait_pid==id) printf("child exit normal, exit code: %d\n", WEXITSTATUS(status)); else printf("child exit error, exit sig: %d\n", WTERMSIG(status)); }return 0;
}
- 如管道为空，则读端需等待数据就绪，即read阻塞；
- 如管道在写端已写满，需等待管道有空闲空间才可继续写入，即write阻塞；
- 管道自带同步机制；
- 管道是单向通信的；
- 管道是面向字节流的；
- 管道只能保证具有血缘关系的进程通信；
- 管道可保证一定程度数据读取的原子性；
//子进程持续在写入，父进程关闭读
//此时OS会直接关闭子进程else{char buf[64];close(pipefd[1]);while(1){ssize_t sz=read(pipefd[0],buf,sizeof(buf)-1);if(sz>0){buf[sz]=0;printf("father read: %s\n",buf);close(pipefd[0]);break;}else if(sz==0){printf("pipe file empty!\n");break;}}printf("close read\n");int status = 0; pid_t wait_pid = waitpid(id,&status,0); if(WIFEXITED(status) && wait_pid==id) printf("child exit normal, exit code: %d\n", WEXITSTATUS(status)); else printf("child exit error, exit sig: %d\n", WTERMSIG(status)); }//子进程退出信号为13，即SIGPIPE
[wz@192 pipe]$ ./test
child write: child msg
father read: child msg
close read
child write: child msg
child exit error, exit sig: 13
[wz@192 pipe]$ ulimit -a
core file size (blocks, -c) 0
data seg size (kbytes, -d) unlimited
scheduling priority (-e) 0
file size (blocks, -f) unlimited
pending signals (-i) 7154
max locked memory (kbytes, -l) 64
max memory size (kbytes, -m) unlimited
open files (-n) 1024
pipe size (512 bytes, -p) 8
POSIX message queues (bytes, -q) 819200
real-time priority (-r) 0
stack size (kbytes, -s) 8192
cpu time (seconds, -t) unlimited
max user processes (-u) 4096
virtual memory (kbytes, -v) unlimited
file locks (-x) unlimited
命名管道
命名管道是一种特殊类型的文件，可在不相关进程间交换数据，使用FIFO文件实现；
使用命令mkfifo，创建命名管道
[wz@192 pipe]$ mkfifo pipefile
[wz@192 pipe]$ ll pipefile
prw-rw-r--. 1 wz wz 0 8月 18 08:24 pipefile
使用函数mkfifo，创建命名管道
匿名管道与命名管道区别
- 匿名管道由函数pipe创建并打开；
- 命名管道由函数或命令mkfifo创建，再由open打开；
- 唯一区别即创建和打开方式不同；
[wz@192 pipe]$ echo abc > pipefile [wz@192 pipe]$ while :; do echo "1,##########"; cat pipefile; echo "2,#########"; sleep 1; done
1,##########
abc
2,#########
1,##########实现server&client通信
//makefile
.PHONY:all
all: server clientserver:server.cgcc -o $@ $^
client:client.cgcc -o $@ $^ .PHONY:clean
clean:rm -rf server client //server.c
//创建命名管道，并读
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h> int main()
{ int ret = mkfifo("pipefile", 0644); if(ret == -1){ perror("mkfifo"); return 1; } int pipefd = open("pipefile", O_RDONLY); if(pipefd < 0){ perror("open"); return 2; } char msg[64]={0}; while(1){ printf("please wait ...\n"); ssize_t sz = read(pipefd, msg, sizeof(msg)-1); if(sz > 0){ msg[sz]=0; printf("server read: %s\n", msg); } else if(sz == 0){ printf("client quit!\n"); break; } else{ perror("read"); return 3; } } close(pipefd); return 0;
} //client.c
//向管道写入
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h> int main()
{ int pipefd = open("pipefile", O_WRONLY); if(pipefd < 0){ perror("open"); return 1; } char msg[64]={0}; while(1){ printf("please write ...\n"); ssize_t sz = read(0, msg, sizeof(msg)-1); if(sz > 0){ msg[sz]=0; write(pipefd, msg, strlen(msg)); } else if(sz == 0){ printf("client read empty!\n"); break; } else{ perror("client read\n"); return 2; } } close(pipefd); return 0;
}