Linux进程间通信--匿名管道

关于进程间通信:  

        IPC

       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之间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 Com)

      匿名管道

管道:pipe
没有名字的匿名管道是一种最基本的IPC机制,pipe函数创建
调用pipe函数时在内核中开辟一块缓冲区(称为管道)用于通信,它有一个读端一个写端,然后通 过filedes参数传出给用户程序两个文件描述符:
1.filedes[0] :指向管道的读端
2.filedes[1] :指向管道的写端

(很好记,就像0是标准输入1是标准输出一样)。所以管道在用户程序看起来就像一个打开 的文件,通过read(filedes[0]);或者write(filedes[1]);向这个文件读写数据其实是在读写内核缓冲区。

pipe函数调用成功返回0,调用失败返回-1, 开辟了管道之后如何实现两个进程间的通信呢?看下面:


父进程创建管道,父进程fork出子进程,现在就有连个有血缘关系的父子进程,下面要说的就是两进程间的通信:


存在于两个进程间的管道,两遍都有读和写的功能,匿名管道是单向的,能写就不能读,能读就不能写,所以,图3中,父进程关闭了读端,也就意味着,父亲要写数据到管道;而子进程关闭了写端,也就意味着,子进程只能读管道间的数据,这样就完成了一次进程间的通信。有专业一点的术语讲原理,是这样的:

1. 父进程调用pipe开辟管道,得到两个文件描述符指向管道的两端。 
2. 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道。 
3. 父进程关闭管道读端,子进程关闭管道写端。父进程可以往管道里写,子进程可以从管道里读,管道是用环形队列实现的,数据从写端流入从读端流出,这样就实现了进程间通信。  
演示代码:


(黏贴没啥意思,自己敲,发现问题)
上文有提到说:有血缘关系,单向之类的关键字,下面就说说匿名管道这种通信机制的条件或者说限制:
      1.两个进程通过一个管道只能实现单向通信。比如上面的例子,父进程写子进程读,如果有时候也需要子进程写父进程读,就必须另开一个管道。
      2.管道的读写端通过打开的文件描述符来传递,因此要通信的两个进程必须从它们的公共祖先那里继承管道文件描述符。上面的例子是父进程把文件描述符传给子进程之后父子进程之间通信,也可以父进程fork两次,把文件描述符传给两个子进程,然后两个子进程之间通信, 总之需要通过fork传递文件描述符使两个进程都能访问同一管道,它们才能通信。 也就是说,管道通信是需要进程之间有关系。

使用管道需要注意以下4种特殊情况(假设都是阻塞I/O操作,没有设置O_NONBLOCK标志): 

1.如果所有指向管道写端的文件描述符都关闭了(管道写端的引用计数等于0),而仍然有进程从管道的读端读数据,那么管道中剩余的数据都被读取后,再次read会返回0,就像读到文件末尾一样。

2.如果有指向管道写端的文件描述符没关闭(管道写端的引用计数大于0),而持有管道写端的进程也没有向管道中写数据,这时有进程从管道读端读数据,那么管道中剩余的数据都被读取后,再次read会阻塞,直到管道中有数据可读了才读取数据并返回。

3.如果所有指向管道读端的文件描述符都关闭了(管道读端的引用计数等于0),这时有进程向管道的写端write,那么该进程会收到信号SIGPIPE,通常会导致进程异常终止.

4.如果有指向管道读端的文件描述符没关闭(管道读端的引用计数大于0),而持有管道读端的 进程也没有从管道中读数据,这时有进程向管道写端写数据,那么在管道被写满时再次write会阻塞,直到管道中有空位置了才写入数据并返回。

以上是四种需要注意的地方。

匿名管道总结到此,其余通信机制见下篇博文;

赐教!

posted @ 2016-08-05 11:55  云端止水  阅读(960)  评论(0编辑  收藏