进程通信之管道

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#进程通信 #管道 #命名管道 #匿名管道

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管道

管道是UNIX系统IPC的最古老形式，并且所有UNIX系统都提供此种通信机制，我们把一个进程连接到另一个进程的数据流称为管道，在管道中一个进程写，一个进程读。
这里写图片描述
管道的本质也就是操作系统内核提供的一段内存。

管道在创建时获得固定字节数的大小，当一个进程往里面写时，如果有空间，写请求立即执行，否则该进程被阻塞。类似的，如果一个进程试图读取多于当前管道的字节数时，也会阻塞。

管道有两类：匿名管道和命名管道
匿名管道
匿名管道的操作必须是有两个亲缘关系的进程
管道是调用pipe函数创建的：

int pipe(int fd[2])
fd是一个文件描述符数组，fd[0]表示读端，fd[1]表示写端
成功返回0，失败返回小于0的错误代码

下面一段匿名管道创建的代码：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>

void Test1()
{
    int fd[2];
    int ret = pipe(fd);
    if(ret <  0)
    {
        perror("pipe");
        return;
    }

    //通过fork创建子进程，父进程从管道一端写，子进程从管道读
    int pid = fork();

    const char* str = "hello\n";
    if(pid > 0)
    {
        //father write
        close(fd[0]);//父进程只写，所以关闭读端的文件描述符
        write(fd[1]，str，strlen(str));
        close(fd[1]);
        printf("father：%d\n"，getpid());
    }
    else if(pid == 0)
    {
        //child read
        close(fd[1]);//子进程只读，所以关闭写端的文件描述符
        char buf[1024] = {0};
        read(fd[0]，buf，sizeof(buf)-1);//-1操作是为了给'\0'预留位置
        close(fd[0]);
        printf("child：%d ，%s\n"，getpid()，buf);

    }
    else
        perror("fork");
    sleep(1);
}

用frok共享管道原理：
这里写图片描述

注意：当数据被读走后，数据就会被管道释放，以便继续接收更多的数据。

管道结构
在底层实现总，管道的实现是两个进程的f_inode指向同一个临时的inode节点，这个节点指向一个物理页面
这里写图片描述
因此，对管道的操作也就是对文件的操作，通过不同的文件描述符来标识不同的文件

命名管道
命名管道不需要进程之间有任何关系便能完成通信。
创建一个命名管道：

mkfifo filename

也可以通过函数创建

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

代码实现：
client.c

#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>

int main()
{
    int ret = open("./mypipe"，O_WRONLY);
    if(ret < 0)
    {
        perror("open");
        exit(1);
    }
    char buf[1024] = {0};
    while(1)
    {
        printf(">：");
        fflush(stdout);
        ssize_t read_size = read(0，buf，sizeof(buf)-1);
        if(read_size > 0)
        {
            buf[read_size] = '\0';
            write(ret，buf，strlen(buf));
        }
        else 
        {
            perror("read");
            continue;
        }
    }
    return 0;
}

server.c

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


int main()
{
    int ret = open("./mypipe"，O_RDONLY);
    if(ret < 0)
    {
        perror("open");
        exit(1);
    }
    char buf[1024] = {0};
    while(1)
    {
        ssize_t read_size = read(ret，buf，sizeof(buf)-1);
        if(read_size < 0)
        {
            perror("read");
            continue;
        }
        else if(read_size == 0)
        {
            printf("一个客户端退出\n");
            break;
        }
        else
        {
            buf[read_size] = '\0';
            printf("[client]：");
            fflush(stdout);
            write(1，buf，strlen(buf));
        }

    }
    close(ret);
    return 0;
}