Linux C編程--進(jìn)程間通信(IPC)4--管道詳解.pdf

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1、DLUTBruceZhang的專欄生活就是需要有創(chuàng)意--例如：Coding&&Debug[置頂]LinuxC編程--進(jìn)程間通信（IPC）4--管道詳解分類：LinuxC編程2013-03-0510:22714人閱讀評論(4)收藏舉報(bào)linux管道管道相關(guān)內(nèi)容的簡介管道是單向的字節(jié)流，它將某個進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸出連接到另一個進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸入。管道和有名管道是最早的進(jìn)程間通信機(jī)制之一，管道可用于具有親緣關(guān)系進(jìn)程間的通信，有名管道克服了管道沒有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它還允許無親緣關(guān)系進(jìn)程間的通信。管道和有名管

2、道的讀寫規(guī)則是在程序中應(yīng)用它們的關(guān)鍵。管道相關(guān)的概念在linux中管道是通過指向同一個臨時的VFSinode的兩個file數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，此VFSinode指向內(nèi)存中的同一個物理頁面。這就隱藏了讀寫管道和讀寫普通文件的差別。管道是半雙工的，數(shù)據(jù)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；只能用于父子進(jìn)程或者兄弟進(jìn)程之間（具有親緣關(guān)系的進(jìn)程）；管道對于管道兩端的進(jìn)程而言，就是一個文件，但它不是普通的文件，它不屬于某種文件系統(tǒng)，單獨(dú)構(gòu)成一種文件系統(tǒng)，并且只存在與內(nèi)存中。數(shù)據(jù)的讀出和寫入：一個進(jìn)程向管道中寫的

3、內(nèi)容被管道另一端的進(jìn)程讀出。寫入的內(nèi)容每次都添加在管道緩沖區(qū)的末尾，并且每次都是從緩沖區(qū)的頭部讀出數(shù)據(jù)。管道的創(chuàng)建：#includeintpipe(intfd[2])該函數(shù)創(chuàng)建的管道的兩端處于一個進(jìn)程中間，在實(shí)際應(yīng)用中沒有太大意義，因此，一個進(jìn)程在由pipe()創(chuàng)建管道后，一般再fork一個子進(jìn)程，然后通過管道實(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程間的通信（因此也不難推出，只要兩個進(jìn)程中存在親緣關(guān)系，這里的親緣關(guān)系指的是具有共同的祖先，都可以采用管道方式來進(jìn)行通信）。管道的讀規(guī)則：管道兩端可分別用描述字fd[0]以及fd[1]來描述，需要注意

4、的是，管道的兩端是固定了任務(wù)的。即一端只能用于讀，由描述字fd[0]表示，稱其為管道讀端；另一端則只能用于寫，由描述字fd[1]來表示，稱其為管道寫端。如果試圖從管道寫端讀取數(shù)據(jù)，或者向管道讀端寫入數(shù)據(jù)都將導(dǎo)致錯誤發(fā)生。一般文件的I/O函數(shù)都可以用于管道，如close、read、write等等。從管道中讀取數(shù)據(jù)：如果管道的寫端不存在，則認(rèn)為已經(jīng)讀到了數(shù)據(jù)的末尾，讀函數(shù)返回的讀出字節(jié)數(shù)為0；當(dāng)管道的寫端存在時，如果請求的字節(jié)數(shù)目大于PIPE_BUF，則返回管道中現(xiàn)有的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，如果請求的字節(jié)數(shù)目不大于PIPE_BUF

5、，則返回管道中現(xiàn)有數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)（此時，管道中數(shù)據(jù)量小于請求的數(shù)據(jù)量）；或者返回請求的字節(jié)數(shù)（此時，管道中數(shù)據(jù)量不小于請求的數(shù)據(jù)量）。管道寫端關(guān)閉后，寫入的數(shù)據(jù)將一直存在，直到讀出為止。管道的寫規(guī)則：向管道中寫入數(shù)據(jù)：向管道中寫入數(shù)據(jù)時，Linux將不保證寫入的原子性，管道緩沖區(qū)一有空閑區(qū)域，寫進(jìn)程就會試圖向管道寫入數(shù)據(jù)。如果讀進(jìn)程不讀走管道緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，那么寫操作將一直阻塞。注：只有在管道的讀端存在時，向管道中寫入數(shù)據(jù)才有意義。否則，向管道中寫入數(shù)據(jù)的進(jìn)1注：只有在管道的讀端存在時，向管道中寫入數(shù)據(jù)才有意義。否則，向

6、管道中寫入數(shù)據(jù)的進(jìn)程將收到內(nèi)核傳來的SIFPIPE信號，應(yīng)用程序可以處理該信號，也可以忽略（默認(rèn)動作則是應(yīng)用程序終止）。對管道的寫規(guī)則的驗(yàn)證1：寫端對讀端存在的依賴性在向管道寫入數(shù)據(jù)時，至少應(yīng)該存在某一個進(jìn)程，其中管道讀端沒有被關(guān)閉，否則就會出現(xiàn)錯誤（管道斷裂,進(jìn)程收到了SIGPIPE信號，默認(rèn)動作是進(jìn)程終止）對管道的寫規(guī)則的驗(yàn)證2：Linux不保證寫管道的原子性驗(yàn)證寫入管道的數(shù)據(jù)量大于4096字節(jié)時，緩沖區(qū)的空閑空間將被寫入數(shù)據(jù)（補(bǔ)齊），直到寫完所有數(shù)據(jù)為止，如果沒有進(jìn)程讀數(shù)據(jù)，則一直阻塞。管道的局限性只支持單向數(shù)

7、據(jù)流；只能用于具有親緣關(guān)系的進(jìn)程之間；沒有名字；管道的緩沖區(qū)是有限的（管道制存在于內(nèi)存中，在管道創(chuàng)建時，為緩沖區(qū)分配一個頁面大小）；管道所傳送的是無格式字節(jié)流，這就要求管道的讀出方和寫入方必須事先約定好數(shù)據(jù)的格式，比如多少字節(jié)算作一個消息（或命令、或記錄）等等。管道的創(chuàng)建管道由函數(shù)pipe創(chuàng)建，只能提供單向的數(shù)據(jù)傳遞的數(shù)據(jù)傳送。格式：#includeintpipe(intfd[2]);fd為兩個文件描述符：fd[0]用來讀，fd[1]用來寫。1.父子進(jìn)程的單向通信方式如下圖：一個進(jìn)程創(chuàng)建一個管道—

8、—>派生一個自身的拷貝——>父進(jìn)程關(guān)閉管道的讀出端，子進(jìn)程的寫入端關(guān)閉（上圖中的虛線）——>父子進(jìn)程就建立了單向通信了。2.父子進(jìn)程的雙向通信方式如下圖：創(chuàng)建管道1（fd1[0],fd1[1]）和管道2（fd2[0],fd2[1]）——>派生出一個子進(jìn)程——>父進(jìn)程關(guān)閉管道1的讀出端（fd1[0]）和管道2的寫入端（fd2[1]）;子進(jìn)程關(guān)閉管