linux进程间的管道通信

Z时代
2024-01-10
分类：综合

1.进程间通信的概述

什么是进程间通信？什么是线程间通信？

进程间通信：在用户空间实现进程间通信是不可能的，通过Linux内核通信。

线程间通信：可以通过用户空间就可以实现，比如通过全局变量通信。

2.Linux使用的进程间通信方式

管道通信：无名管道、有名管道（文件系统中有文件名）

信号通信

IPC（inter-Process Communitcation）通信：共享内存、消息队列、信号灯

套接字（socket)

3.进程通信的思想

　　进程间通信每一种通信方式都是基于文件IO的思想

　　Open:功能：创建或打开进程通信对象（函数可能不一样，形式一样）

　　Write：功能：向进程中心写入内容。（函数可能不一样，形式一样）

　　Read：功能：从进程通信对象中读取内容。（函数可能不一样，形式一样）

　　Close：功能:关闭或者删除进程通信对象。（函数可能不一样，形式一样）

4.管道通信

管道通信可分为无名管道（pipe）和有名管道（FIFO），无名管道可用于具有亲缘关系进程间的通信；有名管道除具有管道相似的功能外，它还允许无亲缘关系进程使用。

管道的结构是个顺序队列。

管道中的东西，读完了就删除了，如果管道中没有东西，就会读阻塞。

如果管道写满了，也会写阻塞。

有名管道文件不占用内存空间，只是一个文件描述符，只有当调用open函数去打开的管道文件的的时候，才会在内核空间开辟一段缓存，进程结束空间会自动释放。

无名管道不存在文件节点，只能实现有亲缘关系间进程的通信，无名存在文件节点，但是不占用内存空间。可实现无亲缘关系进程间的通信。

5.管道通信示意图

6.管道的使用

无名管道的创建

所需头文件

#include<unistd.h>

函数原型

int pipe(int fd[2])

函数参数

两个文件描述符，f[0]用来读，f[1]用来写。

函数返回值

成功0，失败-1

有名管道的创建

所需头文件

#include<unistd.h>

函数原型

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

函数参数

filename：创建的管道文件名

mod:文件权限

函数返回值

成功0，失败-1

管道读写、打开、关闭

可直接调用系统IO函数write()进行写，read()进行，open打开、close关闭

open函数

所需头文件

#include <fcntl.h>

函数原型

int open(const char* pathname, int flags, mode_t mode);

函数参数

pathname：文件名

flag: O_RDONLY（只读）、O_WRONLY（只写）

O_RDWR（读写）

mod:文件权限

函数返回值

成功0，失败-1

close函数

所需头文件

#include <fcntl.h>

函数原型

int close(int fd);

函数参数

fd：文件描述符

函数返回值

成功0，失败-1

read函数

所需头文件

#include <fcntl.h>

函数原型

ssize_t read(int fd, void * buf, size_t count);

函数参数

fd：文件描述符

buf：读到哪

count：读多少个字节

函数返回值

返回值为实际读取到的字节数, 如果返回0, 表示已到达文件尾或是无可读取的数据

write函数

所需头文件

#include <fcntl.h>

函数原型

ssize_t write (int fd, const void * buf, size_t count);

函数参数

fd：文件描述符

buf：写数据

count：写多少个字节

函数返回值

如果顺利write()会返回实际写入的字节数（len）。当有错误发生时则返回-1，错误代码存入errno中

7.无名管道程序示例

无名管道代码运行预期结果是父进程先打印，在到子进程打印。

 1 #include"stdio.h"
 2 #include"unistd.h"
 3 #include"sys/types.h"
 4 #include"fcntl.h"
 5int main()
 6{
 7int pid;
 8int i;
 9int fd[2];
10int flag = 0;
11if (pipe(fd) < 0)
12    {
13         printf("creat pipe fail
");
14    }
15
16     pid = fork();
17if (pid > 0)
18    {
19for(i=0;i<5;i++)
20        {
21             printf("this is father process
");
22             usleep(100);
23        }
24
25         flag = 1;
26         write(fd[1], &flag, 1);
27         sleep(1);
28    }
29
30if (pid == 0)
31    {
32         read(fd[0], &flag, 1);
33while(flag == 0);
34for(i=0;i<5;i++)
35        {
36             printf("this is child process
");
37             usleep(100);
38        }
39    }
40 }

8.有名管道程序示例

改程序有两个.c文件，fifoB.c是读端程序，fifiA.c是写端程序，此外还需要在当前目录创建一个myfifo的管道文件，编译完先运行读端程序，然后在运行写端程序，程序运行的结果写端先打印，读端后打印。

 1//fifoA.c 写端代码
 2
 3 #include"stdio.h"
 4 #include"unistd.h"
 5 #include"fcntl.h"
 6int main()
 7{
 8int i;
 9char flag = 0;
10int fd;
11     fd = open("./myfifo", O_RDWR);
12if (fd < 0)
13    {
14         printf("open faild
");
15return -1;
16    }
17
18for(i = 0; i < 5; i++)
19    {
20         printf("this is A process
");
21         sleep(1);
22    }
23     flag = 1;
24     write(fd, &flag, 1);
25while(1);
26
27 }

 1//fifoB.c 读端代码
 2
 3 #include"stdio.h"
 4 #include"unistd.h"
 5 #include"fcntl.h"
 6int main()
 7{
 8int i;
 9char flag = 0;
10int fd;
11     fd = open("./myfifo", O_RDWR);
12
13if (fd < 0)
14    {
15         printf("open falid
");
16return -1;
17    }
18     read(fd, &flag, 1);
19while(flag = 0);
20for(i = 0; i < 5; i++)
21    {
22         printf("this is B process
");
23         sleep(1);
24    }
25
26 }