管道文件

一、管道
1.定义：
管道是一种两个进程间进行单向通信的机制。因为管道传递数据的单向性，管道又称为半双工管道。 本质上，管道也是一种文件，但却和一般的文件有不同。
（单向：数据只能从一个进程到另一个进程，一个写管道，一个读管道）
2.不足：
1）管道的缓冲区大小是受限制的（缓冲区固定）。在Linux中，该缓冲区大小为1页（4K字节）
2）管道所传输的是无格式的字节流。这就需要管道输入方和输出方事先约定好数据格式。
3.通信方式：
通过管道通信的两个进程，一个进程向管道写数据，另外一个从中读数据。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的。
一次性操作：对于管道文件指向的内存中存储数据一旦被读，它就从管道中被抛弃，释放空间以便写入更多数据。
4.分类：
管道分为有名管道和无名管道。
5.管道结构：
在Linux中，管道的实现没有专门的数据结构，而是借助于文件系统的file结构和VFS的索引节点iNode，将两个file结构指向同一个临时的VFS索引节点，而VFS 索引节点又指向一个物理页面而实现。
二、有名管道（name pipe或者FIFO）
1.定义： 利用管道文件实现进程间通讯，管道文件仅仅是磁盘上的一个文件标识，其真实数据存储在内存上。
2.创建：1)命令：mkfifo filename 2)函数：int mkfifo();
4. 有名管道（name pipe或FIFO)：FIFO不同与管道之处在与她提供一个路径名与之关联，以FIFO的文件形式存储在文件系统中。有名管道是一个设备文件，因此，即使进程与创建FIFO的进程不存在亲缘关系，只要可以访问该路径，就能够通过FIFO相互通信了。值得注意的是FIFO（First In First Out）总是按照先进先出的原则工作，第一个被写入的数据首先从管道中读出。
对于管道文件的打开操作，必须有读有写，否则open函数阻塞；
三、无名管道
1.定义：相对于有名管道，其并不存在管道文件。
2.限制：无名管道能完成进程间通讯，必须借助于父子进程共享fork之前打开的文件描述符，因此，无名管道只能应用于父子进程之间的通讯。
3.int pipe(int pipefd[2])：无名管道两端分别用描述符pipefd[0]及pipefd[1]来描述。需要注意的是，管道两端的任务是固定的，一端只能用于读，有描述符pipefd[0]表示，称其为管道读端；另一端只能用于写，由描述符pipe[1]来表示，称其为管道写端。
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>

int main()
{
int n,fd[2];//fd[]文件描述符的数组，用于创建管道
pid_t pid;
char line[100];
if(pipie(fd)<0)//创建管道
{printf(“pipe create error\n”);}
if( pid=fork() )< 0 )//fork创建新进程
{printf(“fork error\n”);}
else if(pid>0)//父进程：关闭管道的读端，在写端写入
{
close(fd[0]);
write(fd[1],“hello\n”,5);
}
else
{
close (fd[1]);//子进程：关闭写端，读出数据
n=read(fd[0],line,100);
write(STDOUT_FILENO,line,n);
}
return 0;
}

四、read函数
read函数对于普通文件是非阻塞运行的，但是对于管道文件其是一种阻塞运行的。
read函数返回的条件：1）管道中有数据；2）所有的写端关闭。