linux进程间通信之管道

下面几节，将分别温习下linux进程进通信的几种机制

1：管道

管道是比较古老的进程间的通信方式。主要有有名管道和无名管道两种。

2：无名管道

它的特点就是：
1：只能使用在具有亲缘关系的进程之间的通信（父子进程或者兄弟进程之间）。因为只有具有亲缘关系的进程才能继承其创建的文件描述符。
2：是一个半双工的通信模式，具有固定的读端和写段。
3：可以将管道看着特殊的文件，也可以调用read()和write（）操作。

管道是基于文件描述符的通信方式，当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符fd[0]和fd[1],其中fd[0]是固定用于读管道， 而fd[1]是固定用于写管道，构成一个半双工通道。

当一个管道共享多对文件描述符时，若将其中的一对读写文件描述符都删除，则该管道将失效。

上面插图来自《linux应用程序开发标准教程》中，从图中可以看到当fork（）后 ， 子进程会继承父进程创建的管道，这样父子进程都拥有了自己的读写通道， 从而实现了父子之间的读写，只需要把无关的读端或写段的文件描述符关闭即可。

 例如上图中，父进程负责读段，则把它的写段fd[1]关闭， 子进程负责写，则把它的读段fd[0]关掉。这样就建立起来一条“子进程写父进程读”的通道。

  下面来看一下无名管道的实例，直接上代码：

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


#define MAX_DATA_LEN 128
#define DELAY_TIME 1

int main()
{

    pid_t pid;
    int pipe_fd[2];
    char buf[MAX_DATA_LEN] = {0};
    const char data[] ="Pipe Test Program";
    int real_read, real_write;

    if( pipe(pipe_fd) < 0)
    {
        printf("Pipe create error\n");
        exit(1);
    }

    if((pid = fork()) == 0)
    {
        /* clode write fd */
        close(pipe_fd[1]);
        sleep(DELAY_TIME *3);

        if ((real_read = read(pipe_fd[0], buf, MAX_DATA_LEN)) > 0)
        {
            printf("Read data from pipe is %s\n", buf);
        }

        close(pipe_fd[0]);
        exit(0);
     } else if (pid > 0)
     {
         /*close read fd*/
         close(pipe_fd[0]);
         sleep(DELAY_TIME);

         if ((real_write = write(pipe_fd[1], data,  strlen(data))) != -1)
         {
             printf("Write to pipe is: %s\n", data);
         }
          {
        /* clode write fd */
        close(pipe_fd[1]);
        sleep(DELAY_TIME *3);

        if ((real_read = read(pipe_fd[0], buf, MAX_DATA_LEN)) > 0)
        {
            printf("Read data from pipe is %s\n", buf);
        }

        close(pipe_fd[0]);
        exit(0);
     } else if (pid > 0)
     {
         /*close read fd*/
         close(pipe_fd[0]);
         sleep(DELAY_TIME);

         if ((real_write = write(pipe_fd[1], data,  strlen(data))) != -1)
         {
             printf("Write to pipe is: %s\n", data);
         }
         close(pipe_fd[1]);
         waitpid(pid, NULL, 0); 
         exit(0);
      }   

      return 0;
}

  运行结果：
  Write to pipe is: Pipe Test Program
  Read data from pipe is Pipe Test Program

3：有名管道

有名管道突破了无名管道的限制，可以使两个不相关的进程实现彼此之间的通信。相当于创建一个文件，建立管道之后，两个进程可以把它当做普通文件一样进行读写操作。严格遵循先进先出规则，对管道及FIFO的读写总是从开始出返回数据，对它们的写则把数据添加到末尾，需要指出的是不支持lseek（）等文件定位操作。
可以采用mkdfifo（）函数来创建一个命名管道，创建成功后就可以使用open， read， write函数进行操作。

mkfifo函数原型：
int mkfifo(const char *filename, mode_t mode)
传参：
     filename为要创建的管道，包括路径名
     mode只创建的管道权限，一般有O_RDONLY(读管道）， O_WRONLY(写管道），O_RDWR(读写管道），O_NONBLOCK:非堵塞管道。 O_CREAT(如果文件不存在，则新建文件），O_EXCL:可以测试文件是否存在。

下面来看一个有名管道的例子，为了方便看代码，直接将命名管道应用在父子进程间通信：

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

#define MYFIFO "myfifo"


#define MAX_DATA_LEN 128
#define DELAY_TIME 1

int main()
{

    pid_t pid;
    int pipe_fd[2];
    char buf[MAX_DATA_LEN] = {0};
    const char data[] ="Pipe Test Program";
    int real_read, real_write;
    int fd = 0;

   // memset((void *)buf, 0, sizeof(buf));
    if(access(MYFIFO, F_OK) == -1) 
    {   
        if ((mkfifo(MYFIFO, 0666) < 0) )
                  printf("Can not create fifo file\n");
            exit(1);
        }
    }

    if((pid = fork()) == 0)
    {
        /* open write fifo */
        fd= open(MYFIFO,O_WRONLY);
        if ( fd == -1)
        {
            printf("Open write file error\n");
            exit(1);
        }

        if(write(fd, data, strlen(data)) > 0)
        {
            printf("Write %s to FIFO\n", data);
        }

        close(fd);

        exit(0);
     } else if (pid > 0)
     {
         /*open write fifo */
         fd = open(MYFIFO, O_RDONLY);
         if (fd == -1)
         {
             printf("Open fifo error\n");
             exit(1);
         }

         if(read(fd, buf, MAX_DATA_LEN) > 0)
         {
             printf("Read %s from FIFO\n", buf);
         }

         close(fd);

         exit(0);
      }

      return 0;
}

运行结果:
Write Pipe Test Program to FIFO
Read Pipe Test Program from FIFO

下一节将温习信号的使用