进程间通信：管道

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管道

管道概述

管道接口

关闭未使用的管道文件描述符

关闭无用的管道写入端

关闭无用的管道读取端

管道对应的内存去大小

shell 管道的实现

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在 Linux 系统中，有时候需要多个进程相互协作，共同完成某项任务。进程之间或线程之间有时候需要传递消息，有时候需要同步来协调彼此的工作。因此很有必要了解一下 Linux 中进程间通信方式。

线程在 Linux 中被实现为轻量级进程，线程之间的同步手段（互斥量和条件等待），本质上也是进程间通信。

进程间通信的手段，大体可以分为以下两类：

• 第一类是通信类：这类手段的作用是在进程之间传递消息，交换数据。若细分下来，通信类也可以分为两种，一种是用来传递消息（比如消息队列），另一种是通过共享一块内存区域来完成信息交换的（比如共享内存）
• 第二类是同步类：这类手段的目的是协调进程间的操作。某些操作，多个进程不能同时执行，否则可能会产生错误的结果，这就需要同步类的手段来协调

从历史角度来说，Linux 下进程间通信手段基本上是从 Unix 平台继承而来的。

AT&T 的贝尔实验室和加州大学伯克利分校的伯克利软件开发中心（BSD）分别开发出了风格迥异的进程间通信手段。前者通过对早期的进程间通信手段的改进和扩充，开发出 System V IPC，包括消息队列、信号量和共享内存。但这些方法，将进程间的通信始终局限在单个计算机这个范围之内。BSD 则走了一条完全不同的道路，开发出了套接字，跳出了单机的限制，可以实现不同计算机进程之间的通信。Linux 将这两者都继承了下来，丰富了进程间通信的方式。

System V IPC 出现比较早，几乎所有的 Unix 平台都支持 System V IPC，其可移植性较好，但是在使用过程中也暴露了一些弱点。POSIX IPC 提供了和 System V IPC 相对应的工具（消息队列、信号量和共享内存），它出现晚于 System V IPC。System V IPC 广泛应用了一段时间之后 ，才开始设计 POSIX IPC 的，因此设计者可以借鉴 System V IPC 的长处，避免其缺点。从设计的角度上讲， POSIX IPC 是优于 System V IPC 的，接口简单，易于使用。但是  POSIX IPC 的可移植性不如 System V IPC。

管道

管道概述

管道是最早出现的进程间通信的手段。在 shell 中执行命令时，经常将上一个命令的输出作为下一个命令的输入，由多个命令配合完成一件事情。而这就是通过管道来实现的。

管道的作用是在有亲缘关系的进程之间传递消息。所谓亲缘关系，是指有一个共同的祖先。所以管道并非只能用于父子进程之间，也可以用在兄弟进程之间，还可以用在祖孙进程之间甚至叔侄进程之间。总而言之，只要共同的祖先曾经调用了 pipe 函数，打开的管道文件就会在 fork 之后，被各个后代进程所共享。打开管道文件就像是创建了一个家族私密场所，由远祖进程来创建，家族所有成员都知晓。家族成员可以将消息存放进该秘密场所，等待另外一头的家族成员来取走消息，阅后即焚。

严格来说，家族里面的多个进程都可以往同一个秘密场所扔消息，也都可以从同一个秘密场所里面取消息，但是真的这么做的话又会存在风险。管道实质是一个字节流，并非前面提到的消息，没有消息边界。如果多个进程发送的字节流混在一起，则无法辨认出各自的内容。所以一般是两个有亲缘关系的进程用管道来通信。从程序设计的角度来讲，当进程调用 pipe 函数时，哪两个有亲缘关系的进程使用该管道来通信是事先约定好的，其他有亲缘关系的进程不应该进来搅局。当其他进程之间也需要通信时，可以创建他们之间通信的另外的管道。

前面提到过，管道中的内容是阅后即焚的，这个特性指的是读取管道内容是消耗性的行为，即一个进程读取了管道内的一些内容之后，这些内容就不会继续在管道之中了。一般来讲单向的。一个进程负责往管道里面写内容，另一个进程读取管道里面的内容。若两个有亲缘关系的进程进行双向通信，都要往管道里写，都要从管道里读，自然也是可以的，但是管道中的内容可能会变得混乱，从而无法完成通信的任务。如果两个进程之间想双向通信，可以创建两个管道：