Linux高并发服务器开发 第十七天（管道缓存区查询大小 管道的优劣 命名管道mkfifo 建立释放映射区mmap/munmap 匿名映射 进程间的通信）
目录
1.pipe管道读写行为
1.1例题：实现父子进程 ls | wc -l
1.2兄弟进程 ls | wc -l
2.管道缓存区
2.1命令查询
2.2函数查询
3.pipe管道的优劣
4.命名管道 fifo
5.mmap
5.1文件进程间通信
5.2建立、释放映射区
5.3匿名映射
6.进程间通信
6.1父子进间通信
6.2无血缘关系进程间通信
1.pipe管道读写行为
- 读管道：
1. 管道有数据， read返回实际读到的字节数。
2. 管道无数据，1）无写端，read 返回 0 （类似读到文件末尾）
2）有写端，阻塞等待。
- 写管道：
1. 无读端，异常终止。 ( SIGPIPE 信号)
2. 有读端，1）管道已满，阻塞等待。
2）管道未满，返回实际写出的字节数。
1.1例题：实现父子进程 ls | wc -l
父进程执行 ls 命令并将其输出写入管道，子进程执行 wc -l 并从管道读取输入
int main(int argc, char *argv[])
{pid_t pid;int fd[2];// 先创建pipepipe(fd);pid = fork(); // ls | wc -lif (pid == 0) { // 子进程 实现 wc -lclose(fd[1]); // 子进程读管道,关闭写端.dup2(fd[0], STDIN_FILENO); // 让 wc 从管道的读端,读数据.execlp("wc", "wc", "-l", NULL);} else if (pid > 0) {close(fd[0]); // 父进程写管道,关闭读端.dup2(fd[1], STDOUT_FILENO);// 将 写出到 屏幕的ls 结果,写入到 管道写端.execlp("ls", "ls", NULL);}return 0;
}1.2兄弟进程 ls | wc -l
int main(int argc, char *argv[])
{int fd[2], i = 0;pid_t pid;pipe(fd);for (i = 0; i < 2; i++)if ((pid = fork()) == 0) {break;}if (i == 0) { // 兄 lsclose(fd[0]);dup2(fd[1], STDOUT_FILENO);execlp("ls", "ls", NULL);} else if (i == 1) { // 弟 wc -lclose(fd[1]);dup2(fd[0], STDIN_FILENO);execlp("wc", "wc","-l",NULL);} else { // 父close(fd[0]);// 父进程不参与管道使用，应该关闭写端、读端。保证管道内部数据单向流动。close(fd[1]);for (i = 0; i<2; i++)wait(NULL);}return 0;
}2.管道缓存区
2.1命令查询
2.2函数查询
long fpathconf(int fd, int name);
参1 ：传 fd[0]/fd[1] 都可以！
参2 ：传 _PC_PIPE_BUF 宏
3.pipe管道的优劣
- 优点：简单。比信号、套接字、mmap 简单很多！
- 缺点：
1. 只能单向通信，实现双向通信，需要两个管道。
2. 只能应用于父子、兄弟...(有公共祖先)进程间。无血缘关系进程间，后来用 fifo 替代。
4.命名管道 fifo
- 命令创建：mkfifo 管道名
- 函数创建：
//可以用于无血缘关系进程间通信
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
—— 演示代码：fifo_w.c fifo_r.c
- 管道中的数据，一次性读取，读走没。
- 读端：以 O_RDONLY 打开 fifo 管道。
- 写端：以 O_WRONLY/O_RDWR 打开同一个 fifo 管道。
5.mmap
5.1文件进程间通信
- 有血缘关系、无血缘关系的进程，都可以使用同一个文件来实现进间通信。
5.2建立、释放映射区
- mmap 借助文件映射，创建共享内存映射区
#include <sys/mman.h>
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
参数：
addr：指定映射区的首地址。通常传NULL，表示让系统自动分配
length：共享内存映射区的大小。（<=文件的实际大小。）
prot：共享内存映射区的读写属性。PROT_READ、PROT_WRITE、PROT_READ|PROT_WRITE
flags：标注共享内存映射区的共享属性：
MAP_SHARED： 对共享内存所做的修改，会反应到物理磁盘文件上。 IPC专用！
MAP_PRIVATE：对共享内存所做的修改，不会反应到物理磁盘文件上。
fd: 用来创建共享内存映射区的那个文件的 文件描述符。
offset：默认0，表示映射文件全部！偏移位置。必须是4k整数倍。
返回值：
成功：映射区的首地址。
失败：MAP_FAILED (void *(-1)), errno
- munmap 释放共享内存映射
int munmap(void *addr, size_t length);
参1：mmap() 函数的返回值。
参2：共享内存映射区大小
返回值：
成功：0
失败：-1, errno
mmap使用的注意事项：
1. 用于创建映射区的文件的大小，必须是非0。映射区的大小 <= 文件大小。
2. 创建映射区，需要read权限。指定访问权限为 MAP_SHARED， mmap需要读写权限。 应该 <= 文件打开权限。只写不行！
3. 文件描述符fd， 在mmap创建映射区完成，可以立即关闭！后续访问文件使用 内存地址。
4. offset 必须是 4096 的整数倍。（MMU映射的最小单位 4k）
5. 映射区访问的权限设为 MAP_PRIVATE， 对内存做的所有修改，都只在内存有效，不反应的磁盘上。不能应用于 IPC
mmap函数保险调用方式：
1. fd = open(“文件名”，O_RDWR);
2. mmap（NULL, 实际有效文件大小， PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0）；
## mmap特性
- fifo、mmap 都可以应用于非血缘关系进程间通信。区别：
- mmap：数据可以重复读写。
- fifo：数据只能一次性读写。
- 直接操作内存，执行速度快！
5.3匿名映射
- 只能应用于，有血缘关系的进程间通信
p = (int *)mmap(NULL, 400, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
- MAP_ANONYMOUS 、MAP_ANON 只在 Linux 系统中有效。
- /dev/null : 设备文件。黑洞文件。特性：无限向该文件写数据。写入没！
- /dev/zero: 设备文件。特性：无限从该文件读取数据。读多少，有多少。读到的都是“\0”
- 类unix系统中没有 MAP_ANONYMOUS 、MAP_ANON 选项，可以借助 /dev/zero 实现。
fd = open("/dev/zero", O_RDWR);p = mmap(NULL, size, PROT_READ|PROT_WRITE, MMAP_SHARED, fd, 0);6.进程间通信
6.1父子进间通信
1. 父进程 先创建 映射区。 open(O_RDWR)； mmap（MAP_SHARED）;
2. fork() 创建子进程。
3. 一个进程使用 映射区读，另一个进程写。
6.2无血缘关系进程间通信
1. 两个进程，打开同一个文件，创建映射区。
2. 指定 flags 为 MAP_SHARED。
3. 一个进程使用 映射区读，另一个进程写。