UNIX 进程间的通信--IPC

对于进程间的通信，我在除了fork和exec系列函数和文件系统，在这里将要介绍进程间通信的其它一些方法，在这里将讨论的是管道、FIFO、消息队列、以及信号量和共享存储器

管道PIPE

管道是所有UNIX都提供此种通信机制，是一种很古老的技术，但是仍然有很大用处，在历史上管道都是半双工的，虽然现在有些系统已经实现了全双工，但是为了移植性，我们一般认为是半双工的；pipe技术只能实现的是有共同祖先的进程之间的传递，因为pipe是匿名的，在后面我们讲到的FIFO就可实现多个不相关的进程之间的通信。

#include <unistd.h>

int pipe( int fd[2]);

在参数中fd[0]表示的是以读打开，而fd[1]表示的是以写打开。fd[1]的输出是fd[0]的输入。

对于PIPE的用法一般是父进程调用pipe()函数，fork()，在依据通信的方向，关闭相应的描述符。过程如下图：

    
关闭相应的描述符后，实现父子进程通信，由父进程写，  子进程读取父进程写入的数据

在这个过程中我们需要注意：
当一端关闭后下面两条规则其作用：
1. 当读一个写端已经关闭的管道时，所有数据被读取完成后，read返回0，表示达到了文件结束处。
2. 当写一个读端已经关闭的管道，则产生SIGPIPE。如果忽略该信号并从处理程序返回，则write函数返回-1.
当多进程在写管道的时候，由系统规定了管道的缓冲区为PIPE_BUF，那么我们在一次写入大于PIPE_BUF的字节 数目，那么就有可能产生进程之间的数据的交错，造成数据的错误，那么我们一般都保证在每次写入的数据小于PIPE_BUF。

在很多情况下，我们都是使用下面这种情景：父进程调用pipe函数，fork()出两个进程，父子进程关闭相应的描述符，由子进程执行一个shell命令后，将执行结构写入到pipe中，父进程读取该结果。在这里系统为我们提供了两个库函数来实现上面的功能。

#include <stdio.h>

FILE* popen(char* cmdstring, char * type);
int pclose( FILE * fp);

popen作用执行pipe函数，创建一个子进程，执行cmdstring的shell脚本，由于PIPE是单向的所以需要由type指定，是读还是写，但是不能指定为读写。
对于cmdstring是通过类似shell -sh -c cmdstring。

返回值：一个普通的文件流，但是关闭必须是pclose，而不是fclose。

pclose函数，等待shell执行完毕，关闭popen产生的流，并且返回shell执行终止状态。

注意：popen函数不能被设置了set-user-id、set-group-id的程序调用，有可能造成不安全的情况发生。

为了实现两个相关进程的双向通信，我们应该将使用两个PIPE来间接实现。

FIFO

FIFO在一些时候被称为命名管道，和PIPE管道只能是相关进程使用相比，FIFO则可以在不相关进程之间也能进行交换数据。
我们知道FIFO仍然是一个文件，它是真实存在于计算机文件系统上面的。所以呢，就是说一般的文件I/O函数都是可以用于FIFO的。
对于FIFO函数的创建只能用下面这个函数，当创建成功后则可以使用open函数打开它：

#include <sys/stat.h>

int mkfifo( const char* pathname, mode_t mode);

对于FIFO有两种用途：

1. FIFO由shell命令使用以便将数据从一条管道线传送到另一条，为此无需创建中间临时文件。
2. FIFO用于客户-服务器进程。