LInux进程间通信:匿名管道

目录

一、为什么要进行进程间通信

进程间通信的目的

进程间通信的分类

二、什么是管道

2.1匿名管道

2.2用fork原理来共享管道

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2.3匿名管道的四种情况和五种特性


一、为什么要进行进程间通信

进程间通信的目的

数据传输:一个进程需要将它的数据发送给另一个进程
资源共享:多个进程之间共享同样的资源。
通知事件:一个进程需要向另一个或一组进程发送消息,通知它(它们)发生了某种事件(如进程终止时要通知父进程)。
进程控制:有些进程希望完全控制另一个进程的执行(如Debug进程),此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有陷入和异常,并能够及时知道它的状态改变。

进程间通信的分类

管道
匿名管道pipe
命名管道
System V IPC
System V 消息队列
System V 共享内存
System V 信号量
POSIX IPC
消息队列
共享内存
信号量
互斥量
条件变量
读写锁

二、什么是管道

管道是Unix中最古老的进程间通信的形式。
我们把从一个进程连接到另一个进程的一个数据流称为一个“管道“。
基于文件的,让不同进程看到同一份资源的通信方式,叫做管道!
管道只能被设计成单向通信。

2.1匿名管道

如何创建匿名管道:

#include <unistd.h>
功能:创建一无名管道
原型
int pipe(int fd[2]);
参数
fd:文件描述符数组,其中fd[0]表示读端, fd[1]表示写端
返回值:成功返回0,失败返回错误代码

2.2用fork原理来共享管道

 

struct file是允许多个进程通过指针同时指向的,所以父进程最开始要按照rw打开同一个文件,因为匿名管道没有名字以及路径,只是内存中的一个缓冲区,而通过创建子进程来继承父进程的相关属性信息,从而来做到共享管道,传递信息。

这时就可以调用系统调用pipe来创建一个匿名管道,然后父子进程分别关闭读或写端,一个读一个写,从而来实现通信。

pipe不需要向磁盘中刷新并且磁盘中并不存在此文件,它创建出的是一个内存级的文件,也叫匿名文件,就是所谓的管道。 

 

 所以,看待管道,就如同看待文件一样!管道的使用和文件一致,迎合了“Linux一切皆文件思想”。

2.3匿名管道的四种情况和五种特性

假设我们让父进程担任读端,子进程担任写端,就会出现以下四种情况和五种特性:

四种情况

1、管道内部没有数据&&子进程不关闭自己的写端文件fd,此时读端(父进程)就要阻塞等待,知道pipe有数据。

2、管道内部被写满&&父进程(读端)不关闭自己的fd,写端(子进程)写满之后,就要阻塞等待。

3、对于写端而言:不写&&关闭了pipe,读端会将pipe中的数据读完,最后就会读到返回值为0,表示读结束,类似读到了文件结尾。

4、读端不读&&关闭,写端在写,OS会直接终止写入的进程(子进程),通过信号13)SIGPIPE从而杀掉进程。

五种特性:

1、自带同步机制。

2、血缘关系进程进行通信,常见与父子。

3、pipe是面向字节流的。

4、父子退出,管道自动释放,文件的生命周期是随进程的。

5、管道只能单向通信,半双工的一种情况。

 此时三个进程就是兄弟关系,创建了两个管道,这个管道命令,本质就是今天学习的pipe。

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