0805|IO进程线程day8 IPC机制（进程间通信机制）管道+信号

一、什么是IPC机制

概念：        

        IPC机制：Inter Process Communication，即进程间通信机制。

        进程与进程间的用户空间相互独立，内核空间共享。所以如果要实现进程间的通信，需要使用进程间通信机制。

分类（3类）：

1. 传统的进程间通信机制

       无名管道  pipe
       有名管道  fifo
       信号      signal

2. system v操作系统的IPC对象

       消息队列  message queue
       共享内存  shared memory
       信号灯集  semaphore

3. 可用于跨主机传输的通信

       套接字  socket

二、管道

2.1 管道的原理

        在进程的3~4G内核空间中，创建一个管道（特殊的文件），管道中的数据是直接存储在内存中的。

2.2 管道的特性

1) 管道可以看成是一个特殊的文件，一般的文件存放在磁盘上，而管道中的内容存储在内存中。

2) 管道遵循先进先出的原则。（队列形式实现）;

3) 管道的大小：64K = 64*1024 = 65536bytes ;

4) 对于管道的读操作是一次性的，如果对管道进行读操作，那么被读取的数据会从管道中删除 ;

5) 管道是一种半双工的通信方式 :

单工：只能A发消息给B，B无法发消息给A；
半双工：同一时间，只能A发消息给B，或者B发消息给A；
全双工：同一时间，可以双方通信。

6) 当管道的读写端均被关闭的时候，此时会释放管道在内核内存中的空间 ;

7) 从管道中读取数据

         · 当管道的读写端均存在
           ① 管道中没有数据的时候读函数阻塞。
           ② 管道中实际拥有的个数a(10个),大于要读取的数据个数b(5个),则实际读取b(5个)；
           ③ 若管道中有5个数据，读取10个，实际读5个
         · 当管道的写端不存在（父子进程的写端均关闭）
           ① 此时去读取数据，若管道中原来存在数据，则先将数据读取完毕，
           ② 若没有数据了，read函数不阻塞，且read函数立即返回0；

8) 向管道中写入数据

         · 当管道的读写端均存在
           ① 管道写满后write函数会阻塞。

        · 当管道的写端不存在（父子进程的写端均关闭）
           ① 此时只要尝试向管道中写入数据（只要调用了write函数），调用write函数的进程会收到一个管道破裂信号，该信号会导致当前进程退出
           ② 管道破裂信号：SIGPIPE

2.3 无名管道(pipe)

1) 无名管道的特点

1. 无名管道：顾名思义即没有名字的管道文件，在用户空间不可见的管道文件
2. 无名管道只能用于具有亲缘关系的进程间通信。
3. 由于无名管道存在于内核空间中，所以我们需要直接对内核进行操作，此时只能使用系统调用函数，即只能使用文件IO函数，例如：open read write close 。 但是不能使用lseek函数。

无名管道只能用于具有亲缘关系的进程间通信，为什么？

1. 无名管道在文件系统中不可见，所以无亲缘关系的进程无法拿到同一根管道的读写端。
2. 子进程会克隆父进程的文件描述符表，所以可以在父进程中创建一根管道，然后fork一份资源给子进程，此时子进程可以拿到与父进程相同的文件描述符表。即可以拿到同一根无名管道的读写端。

2) pipe

功能：创建一个无名管道，同时打开无名管道的读写端;