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Linux进程之间的通信--管道

分类: 文章 • 2024-03-16 22:37:04

进程之间的通信

什么是IPC？

进程间通信，InterProcess Communication

进程间通信常用的4中方式
管道----------简单
信号----------系统开销小
共享映射区----（有无学院关系的进程间通信都可以）
本地套接字-----稳定
什么是管道？
本质：
	内核缓冲区
	伪文件-不占用磁盘空间
特点：
	两部分：
		读端、写端，对应两个文件描述符
		数据写端流入，读端流出

Linux进程之间的通信--管道
操作管道的进程被销毁之后，管道被自动释放
对管道的操作，默认阻塞。

管道的原理
内部实现方式：队列
	环形队列
	特点：先进先出
缓冲区大小：
	默认4k
	但也会根据实际情况适当调整
管道的局限性
队列：
	数据只能读取一次，不能重复读，读完之后就销毁了。
半双工：
	单工：只能一方向另一方发送
	半双工：双方都能发送和接受，但是同一时刻只能一方发送
	双工：同时双发送
匿名管道：
	适用于有血缘关系的进程。
	那么什么样的有血缘关系呢？
		父子、爷孙、叔侄，因为fork是对父进程的赋值，除了pcbid不一样其它都已一样。包括文件描述符表
如何创建匿名管道？
int pip(int fd[2]);
	//fd-传出参数
	//fd[0]  //读端
	//fd[1]  //写端

程序示例

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

int main(int argc,const char * argv[]){
        int fd[2];
        int ret=pipe(fd);
        if(ret==-1){
                perror("pipe error");
                exit(1);
        }
        printf("pipe读端[0]=%d\n",fd[0]);
        printf("pipe写端[1]=%d\n",fd[1]);
        close(fd[0]);
        close(fd[1]);
        return 0;
}

Linux进程之间的通信--管道

父子进程使用管道通信
单个进程是可以使用管道完成读写操作的
如果父进程写的慢，子进程读的快，那么子进程需不需要停下来等待父进程写？
	不需要，因为管道默认是阻塞的。子进程将管道中的数据读完只能等父进程写完在读。

有这么一种说法：父进程读，要关闭写端；子进程写，要关闭读端。其实这只是一种习惯，防止误操作，不是必须的，还有就是如果不关闭，可能会浪费系统资源。

Linux进程之间的通信--管道

history | grep python

中间的"|"就代表一个匿名管道
这个意思事history得到的数据输入到匿名管道中
然后grep从管道中查找数据

那么如果用程序实现呢？

分析一下场景，history父进程调用执行，grep python 子进程调用执行。他们用同一个管道进行通信。
如何用程序申请的管道呢？
想一下如果单独执行history它的输出端在标准输出文件描述符STDOUT_FILENO让后输出到终端
grep python从标准输入文件描述符STDIN_FILENO搜索数据。
下面画图分析一下。
Linux进程之间的通信--管道

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


int main(){
        int fd[2];
        int ret=pipe(fd);
        if(ret==-1){
                perror("pip error");
                exit(1);
        }

        pid_t pid=fork();
        if(pid==-1){
                perror("fork error");
                exit(1);
        }
        //父进程
        printf("pipe[0]=%d\n",fd[0]);
        printf("pipe[1]=%d\n",fd[1]);
        //父进程
        if(pid>0){
                //写管道的操作，关闭读端口  
                close(fd[0]);
                //文件描述符的重定向
                // stdout_fileno--->管道的写端
                dup2(fd[1],1);
                //dup2(fd[1],STDOUT_FILENO);
                //执行ls;
                execlp("ls","ls",NULL);
                perror("ls execlp");
                exit(1);
        }
        else if(pid==0){
                close(fd[1]);
                dup2(fd[0],0);
                //dup2(fd[0],STDIN_FILENO);
                execlp("grep","grep","python","--color=auto",NULL);
                perror("grep execlp");
                exit(1);
        }
        printf("pipe[0]");
        close(fd[0]);
        close(fd[1]);

        return 0;

}

Linux进程之间的通信--管道
Linux进程之间的通信--管道
执行效果一样

管道的读写行为

读操作
	有数据
		read(fd,)-----正常读，返回读出的字节数
	无数据
		写端全部关闭
			read 解除阻塞，返回0
			相当于读文件读到了尾部
		没有全部关闭
			read阻塞
	写操作
		读端全部关闭
			管道破裂，进程被终止
				内核给当前进程发信号，SIGPIPE,终止进程
		读端口没有全部关闭
			缓冲区写满了
				write阻塞
			缓冲区没有满
				write继续写

如何设置非阻塞？

默认读写端都阻塞
设置读端为非阻塞pipe(fd[])	
	fcntl---变参函数
		复制文件描述符--dup
		修改文件属性---open的时候对应flag属性
	设置方法：
		获取原来的flags
		int flags=fcntl(fd[0],F_GETFL);
		//设置新的flags
		flag |= O_NONBLOCK;//flag=flag | O_NONBLOCK
		fcntl(fd[0],F_SETFL,flags);

查看缓冲区大小：
Linux进程之间的通信--管道

有名管道 fifo(first in first out)

1、特点
有名管道
在磁盘上有这个一个文件ls -l
伪文件，在磁盘上的大小为0
在内核中有一个对应的缓冲区
半双工的工作方式
有名管道也是阻塞的
Linux进程之间的通信--管道
2、使用场景
没有血缘关系的进程通信，使用fifo

3、创建方式
mkfifo name
4、fifo文件可以使用IO函数操作
open/close
read/write
5、进程间通信
fifo文件 —myfifo
两个不相干的进程 A(a.c) B(b.c)

a.c------>read

int fd=open("myfifo",O_RDONLY);
read(fd,buf,sizeof(buf));
close(fd);

b.c—>write

int fd1=open("myfifo",O_WRONLY);
write(fd1,"hello world",11);
close(fd1);

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