管道通信详解-优快云博客

管道(无名管道)：

管道和套接字一样不是属于进程的资源，而是属于操作系统的，因此也就不是fork的对象，fork只是复制了文件描述符。

管道的创建：

int pipe(int fd[2]); //成功返回0，失败返回-1；

参数：指向意图存放文件描述符的int变量的指针(作参数时退化为指针，无法传递大小)

传参时，只需要传递一个元素类型为int大小为2的数组名即可，函数调用成功后数组中将存有两个文件描述符

pipefd[0]元素的描述符为管道读端，只能用来读；pipe[1]元素的描述符为管道写端，只能用来写。

在使用管道时，应该将对自己来说没有的一端关闭close()，然后再使用自己需要的一端read()或write()

管道的特点：

1、管道通信是单向的，为半双工通信，因此数据只能由一个进程流向另一个进程，如果想要全双工通信，需要建立两个管道

2、写入的数据每次都添加到管道缓冲区的末尾，读数据的时候都是从缓冲区的头部读出数据。因此遵守先入先出的原则，即先写入的数据先读出。

3、管道的缓冲区大小是受限制的，且数据以无格式字节流的方式传输，需要输入方与输出方约定好数据格式

4、管道中的数据一旦被读取，将会从管道中消失。

5、管道只能用于父子进程或者兄弟进程间通信，即只能用于有亲缘关系的进程间通信

管道读写规则

当没有数据可读时

O_NONBLOCK disable：read调用阻塞，即进程暂停执行，一直等到有数据来到为止。
O_NONBLOCK enable：read调用返回-1，errno值为EAGAIN。

当管道满的时候

O_NONBLOCK disable： write调用阻塞，直到有进程读走数据
O_NONBLOCK enable：调用返回-1，errno值为EAGAIN

如果所有管道写端对应的文件描述符被关闭，则read返回0

如果所有管道读端对应的文件描述符被关闭，则write操作会产生信号SIGPIPE

当要写入的数据量不大于PIPE_BUF时，Linux将保证写入的原子性。

当要写入的数据量大于PIPE_BUF时，linux将不再保证写入的原子性。

Detail 参见：

http://man7.org/linux/man-pages/man7/pipe.7.html

http://blog.youkuaiyun.com/nodeathphoenix/article/details/23284157

实现机制：

管道是由内核管理的一个缓冲区，相当于我们放入内存中的一个纸条。管道的一端连接一个进程的输出。这个进程会向管道中放入信息。管道的另一端连接一个进程的输入，这个进程取出被放入管道的信息。一个缓冲区不需要很大，它被设计成为环形的数据结构，以便管道可以被循环利用。当管道中没有信息的话，从管道中读取的进程会等待，直到另一端的进程放入信息。当管道被放满信息的时候，尝试放入信息的进程会等待，直到另一端的进程取出信息。当两个进程都终结的时候，管道也自动消失。

从原理上，管道利用fork机制建立，从而让两个进程可以连接到同一个PIPE上。最开始的时候，上面的两个箭头都连接在同一个进程Process1上(连接在Process 1上的两个箭头)。当fork复制进程的时候，会将这两个连接也复制到新的进程(Process2)。随后，每个进程关闭自己不需要的一个连接 (两个黑色的箭头被关闭;Process 1关闭从PIPE来的输入连接，Process 2关闭输出到PIPE的连接)，这样，剩下的红色连接就构成了如上图的PIPE。

http://www.cnblogs.com/biyeymyhjob/archive/2012/11/03/2751593.html

在Linux中，管道是一种使用非常频繁的通信机制。从本质上说，管道也是一种文件，但它又和一般的文件有所不同，管道可以克服使用文件进行通信的两个问题，具体表现为：

· 限制管道的大小。实际上，管道是一个固定大小的缓冲区。在Linux中，该缓冲区的大小为1页，即4K字节，使得它的大小不象文件那样不加检验地增长。使用单个固定缓冲区也会带来问题，比如在写管道时可能变满，当这种情况发生时，随后对管道的write()调用将默认地被阻塞，等待某些数据被读取，以便腾出足够的空间供write()调用写。

· 读取进程也可能工作得比写进程快。当所有当前进程数据已被读取时，管道变空。当这种情况发生时，一个随后的read()调用将默认地被阻塞，等待某些数据被写入，这解决了read()调用返回文件结束的问题。

注意：从管道读数据是一次性操作，数据一旦被读，它就从管道中被抛弃，释放空间以便写更多的数据。

http://www.cnblogs.com/davidwang456/p/3839874.html