Linux管道通信

现在在Linux 中使用较多的进程间通信方式主要有以下几种。
    （1）管道 （Pipe ）及有名管道 （named pipe ）：管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信。
    （2）信号（Signal）：信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，它是比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某事件发生，一个进程收到一个信号与处理器收到一个中断请求 效果上可以说是一样的。
    （3）消息队列：消息队列是消息的链接表，包括Posix 消息队列systemV 消息队列。它克服了前两种通信方式中信息量有限的缺点，具有写权限的进程可以向消息队列中按照一定的规则添加新消息；对消息队列有读权限的进程则可以从消息队列中读取消息。
    （4）共享内存：可以说这是最有用的进程间通信方式。它使得多个进程可以访问同一块内存空间，不同进程可以及时看到对方进程中对共享内存中数据的更新。这种通信方式需要依靠某种同步机制，如互斥锁和信号量等。
    （5）信号量：主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。
    （6）套接字（Socket）：这是一种更为一般的进程间通信机制，它可用于不同机器之间的进程间通信，应用非常广泛。 

    管道是Linux 中进程间通信的一种方式。这里所说的管道主要指无名管道，它具有如下特点:
       它只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也就是父子进程或者兄弟进程之间）。
       它是一个半双工的通信模式，具有固定的读端和写端。
       管道也可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read、write等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。

把子进程的写端fd[1] 和父进程的读端fd[0]关闭。这时，父子进程之间建立起了一条“子进程读父进程写”的通道。

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

int main()
{
 int pipe_fd[2];
 pid_t pid;
 char buf_r[100];
 char* p_wbuf;
 int r_num;
 memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));
 if(pipe(pipe_fd)<0)
 {
 printf("pipe create error\n");
 return -1;
 }
 if((pid=fork())==0)
 {
  printf("\n");
  close(pipe_fd[1]);
  sleep(2);
  if((r_num=read(pipe_fd[0],buf_r,100))>0){
   printf(   "%d numbers read from the pipe is %s\n",r_num,buf_r);
  } 
  close(pipe_fd[0]);
  exit(0);
   }
 else if(pid>0)
 {
  close(pipe_fd[0]);
  if(write(pipe_fd[1],"Hello",5)!=-1)
   printf("parent write1 success!\n");
  if(write(pipe_fd[1]," Pipe",5)!=-1)
   printf("parent write2 success!\n");
  close(pipe_fd[1]);
  sleep(3);
  waitpid(pid,NULL,0);
  exit(0);
 }
}

    管道读写注意点

       只有在管道的读端存在时向管道中写入数据才有意义。否则，向管道中写入数据的进程将收到内核传来的SIFPIPE 信号 （通常Broken pipe 错误）。
       向管道中写入数据时，linux 将不保证写入的原子性，管道缓冲区一有空闲区域，写进程会试图向管道写入数据。如果读进程不读取管道缓冲区中的数据，那么写操作将会一直阻塞。
       父子进程在运行时，它们的先后次序并不能保证，因此，在这里为了保证父进程已经关闭了读描述符，可在子进程中调用sleep 函数。 

    有名管道说明

   前面介绍的管道是无名管道，它只能用于具有亲缘关系的进程之间，这就大大地限制了管道的使用。有名管道的出现突破了这种限制，它可以使互不相关的两个进程实现彼此通信。该管道可以通过路径名来指出，并且在文件系统中是可见的。在建立了管道之后，两个进程可以把它当作普通文件一样进行读写操作，使用非常方便。不过值得注意的是，FIFO 是严格地遵循先进先出规则的，对管道及FIFO 的读总是从开始处返回数据，对它们的写则把数据添加到末尾，它们不支持如lseek()等文件定位操作。
    有名管道的创建可以使用函数mkfifo()，该函数类似文件中的open()操作，可以指定管道的路径和打开的模式。

    用户还可以在命令行使用“ mknod 管道名 P”来创建有名管道。

   在创建管道成功之后， 可以使用open、read、write 这些函数了。与普通文件的开发设置一样，对于为读而打开的管道可在open中设置O_RDONLY，对于为写而打开的管道可在open中设置O_WRONLY，在这里与普通文件不同的是阻塞问题。由于普通文件的读写时不会出现阻塞问题，而在管道的读写中却有阻塞的可能，这里的阻塞标志可以在open 函数中设定为O_NONBLOCK。下面分别对阻塞打开和 阻塞打开的读写进行一定的讨论。

    对于读进程
       若该管道是阻塞打开，且当前FIFO内没有数据，则对读进程而言将一直阻塞直到有数据写入。
       若该管道是 阻塞打开，则不论FIFO内是否有数据，读进程都会立即执行读操作。
    对于写进程
       若该管道是阻塞打开，则写进程而言将一直阻塞直到有读进程读出数据。
       若该管道是 阻塞打开，则当前FIFO内没有读操作，写进程都会立即执行读操作。

    下面的实例包含了两个程序，一个用于读管道，另一个用于写管道。其中在写管道的程序里创建管道，并且作为main 函数里的参数由用户输入要写入的内容。读管道读出了用户写入管道的内容，这两个函数用的是 阻塞读写管道。

写管道：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define FIFO_SERVER "/tmp/myfifo"

main(int argc,char** argv)
{
 int fd;
 char w_buf[100];
 int nwrite;
 if(fd==-1)
  if(errno==ENXIO)
   printf("open error; no reading process\n");
 fd=open(FIFO_SERVER,O_WRONLY|O_NONBLOCK,0);
 if(argc==1)
  printf("Please send something\n");
 strcpy(w_buf,argv[1]);
 if((nwrite=write(fd,w_buf,100))==-1)
 {
  if(errno==EAGAIN)
   printf("The FIFO has not been read yet.Please try later\n");
 }
 else
  printf("write %s to the FIFO\n",w_buf);
}

读管道：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define FIFO "/tmp/myfifo"

main(int argc,char** argv)
{
 char buf_r[100];
 int  fd;
 int  nread;
 if((mkfifo(FIFO,O_CREAT|O_EXCL)<0)&&(errno!=EEXIST))
  printf("cannot create fifoserver\n");
 printf("Preparing for reading bytes...\n");
 memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));
 fd=open(FIFO,O_RDONLY|O_NONBLOCK,0);
 if(fd==-1)
 {
  perror("open");
  exit(1); 
 }
 while(1)
 {
  memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));
  if((nread=read(fd,buf_r,100))==-1){
   if(errno==EAGAIN)
    printf("no data yet\n");
  }
  printf("read %s from FIFO\n",buf_r);
  sleep(1);
 } 
 pause();
 unlink(FIFO);
}