进程间通信

• 熟练使用pipe进行父子进程间通信
• 熟练使用pipe进行兄弟进程间通信
• 熟练使用fifo进行无血缘关系的进程间通信
• 使用mmap进行有血缘关系的进程间通信
• 使用mmap进行无血缘关系的进程间通信

Linux环境下，进程地址空间相互独立，每个进程各自有不同的用户地址空间。任何一个进程的全局变量在另一个进程中都看不到，所以进程和进程之间不能相互访问，要交换数据必须通过内核，在内核中开辟一块缓冲区，进程1把数据从用户空间拷到内核缓冲区，进程2再从内核缓冲区把数据读走，内核提供的这种机制称为进程间通信（IPC，InterProcess Communication）。

 管道-pipe

• 函数作用:

创建一个管道

• 函数原型:

int pipe(int fd[2]);

• 函数参数:

若函数调用成功，fd[0]存放管道的读端，fd[1]存放管道的写端

• 返回值:

• 成功返回0；
• 失败返回-1，并设置errno值。

         函数调用成功返回读端和写端的文件描述符，其中fd[0]是读端， fd[1]是写端，向管道读写数据是通过使用这两个文件描述符进行的，读写管道的实质是操作内核缓冲区。

创建步骤总结：

• 父进程调用pipe函数创建管道，得到两个文件描述符fd[0]和fd[1]，分别指向管道的读端和写端。
• 父进程调用fork创建子进程，那么子进程也有两个文件描述符指向同一管。
• 父进程关闭管道读端，子进程关闭管道写端。父进程可以向管道中写入数据，子进程将管道中的数据读出，这样就实现了父子进程间通信。

如何设置管道为非阻塞

默认情况下，管道的读写两端都是阻塞的，若要设置读或者写端为非阻塞，则可参

考下列三个步骤进行：

第1步： int flags = fcntl(fd[0], F_GETFL, 0);

第2步： flag |= O_NONBLOCK;

第3步： fcntl(fd[0], F_SETFL, flags);

若是读端设置为非阻塞：

• 写端没有关闭，管道中没有数据可读，则read返回-1；
• 写端没有关闭，管道中有数据可读，则read返回实际读到的字节数
• 写端已经关闭，管道中有数据可读，则read返回实际读到的字节数
• 写端已经关闭，管道中没有数据可读，则read返回0

如何查看管道缓冲区大小

• 命令

ulimit -a

• 函数

long fpathconf(int fd, int name);

printf("pipe size==[%ld]\n", fpathconf(fd[0], _PC_PIPE_BUF));

printf("pipe size==[%ld]\n", fpathconf(fd[1], _PC_PIPE_BUF));

创建管道

• 方式1-使用命令 mkfifo

命令格式： mkfifo 管道名

例如：mkfifo myfifo

• 方式2-使用函数

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

参数说明和返回值可以查看man 3 mkfifo

当创建了一个FIFO，就可以使用open函数打开它，常见的文件I/O函数都可用于FIFO。如：close、read、write、unlink等。

FIFO严格遵循先进先出（first in first out），对FIFO的读总是从开始处返回数据，对它们的写则把数据添加到末尾。它们不支持诸如lseek()等文件定位操作

 

mmap函数

• 函数作用:

建立存储映射区

• 函数原型

   void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);

• 函数返回值：

• 成功：返回创建的映射区首地址；
• 失败：MAP_FAILED宏

• 参数：   
  • addr:       指定映射的起始地址, 通常设为NULL, 由系统指定
  • length：映射到内存的文件长度
  • prot：     映射区的保护方式, 最常用的:
    1. 读：PROT_READ
    2. 写：PROT_WRITE
    3. 读写：PROT_READ | PROT_WRITE

• • flags：    映射区的特性, 可以是
    1. MAP_SHARED: 写入映射区的数据会写回文件, 且允许其他映射该文件的进程共享。
    2. MAP_PRIVATE: 对映射区的写入操作会产生一个映射区的复制(copy-on-write), 对此区域所做的修改不会写回原文件。
  • fd：由open返回的文件描述符, 代表要映射的文件。
  • offset：以文件开始处的偏移量, 必须是4k的整数倍, 通常为0, 表示从文件头开始映射。

• munmap函数
  • 函数作用:

  • 释放由mmap函数建立的存储映射区

  • 函数原型:

  • int munmap(void *addr, size_t length);

  • 返回值：

  • 成功：返回0

    失败：返回-1，设置errno值

  • 函数参数:
  • addr：调用mmap函数成功返回的映射区首地址
  • length：映射区大小（mmap函数的第二个参数）