Linux----进程间通信-管道与两个命名管道实现进程双向通信

在Linux系统中，有时候需要多个进程之间相互协作，共同完成某项任务，进程之间或线程之间有时候需要传递信息，有时候需要同步协调彼此工作，则就会出现进程间通信（interprocess communication 或者 IPC）

信号也是进程间通信的一种机制，尽管其主要作用不是这个，一个进程向另一个进程发送信号，传递的信息是信号编号，当采用sigqueue()函数发送信号时，还可以在信号上绑定数据（整型数字或指针），增强传递消息的能力，尽管如此，还是不建议将信号作为进程间通信的常规手段

//进程间的通信手段：
1、通信类：主要是在进程之间传递消息（消息队列），交换数据（通过共享一块内存来完成信息的交换）
2、同步类：协调进程间的操作，某些操作，多个进程间不能同时执行，需要借助一些同步类工具

匿名管道：

第一个广泛应用的进程间通信手段，日常在终端执行shall命令时，会大量使用管道，管道会被有血缘关系的进程共享，相当于创建了一个家庭公共场所（临界资源），每个家庭成员可以将信息（临界区）存放在里面，等待另一个成员来取走信息，阅后即焚，（读取管道的内容是消耗性的，读了之后就不会再管道中出现），任何时候家庭公共场所只能有一个成员去访问临界资源，访问期间支持原子性（对临界资源的操作成功或操作失败）

管道的实质：
内核维护了一块与管道文件相关联的缓冲区，对管道文件的操作，被内核转化成对这块缓冲区的操作

缺陷： 只能用于有血缘关系的进程之间，例如父子进程之间

#include
int pipe(pipefd[2]);
pipefd[2]//用来返回文件描述符的数组
pipefd[0]//为读打开，为读端
pipefd[1]//为写打开，为写端
//通常调用pipe（）之后会调用fork进行创建父子进程，进行通信，对于管道数据的流向，要么父进程（写，关闭读端），子进程（读，关闭写端），要么子进程（写，关闭读端），父进程（读，关闭写端），在此之间，双方可以调用read（对于读进程）和write（对于写进程）对未关闭的文件描述符进行读写操作

//读写规则
1、读一个写端关闭的管道，在所有数据读完之后，read返回0，以指示文件到结尾处

2、如果写一个读端已关闭的管道，则产生SIGPIPE信号，捕捉信号write出错返回

3、互斥与原子性，在写的时候，读端不允许访问管道，并且已写尚未读取的字节数应该小于或等于PIPE_BUF(一般为4096字节）所规定的缓存大小

//当所有的读端与写端全部关闭后，管道才能被销毁

管道一般情况下单向通信，否则会出现内容混乱，可以建立两个管道支持双向通信

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main()
{
    int pipefd[2];//创建之后返回两个文件描述符pipefd[0]--读端    pipefd[2]--写端
    pid_t cpid;
    char buf;

    if (pipe(pipefd) == -1)//创建管道
    {
        perror("pipe");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    cpid = fork();//创建子进程
    if (cpid<0)
    {
        perror("fork cpid error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (cpid == 0)//child
    {
        close(pipefd[0]);//关闭文件描述符0，读端 
        int i = 0;
        char* _mesg = NULL;
        while (i<20)
        {
            _mesg = "hello father !  i am  child.\n ";
            write(pipefd[1], _mesg, strlen(_mesg)+1);
            sleep(1);
            i++;
        }
    }
    else//father
    {
        close(pipefd[1]);//父进程将argv[1]写入管道,关闭读端 
        char _mesg_f[100];
        int j = 0;
        while (j < 20)
        {
            memset(_mesg_f, '\0', sizeof(_mesg_f));
            read(pipefd[0], _mesg_f, sizeof(_mesg_f));
            sleep(3);
            printf("%s\n", _mesg_f);
            j++;
        }

    }
    return 0;
}

管道内存区大小：

1、管道本质是一片内存区域，自然有大小，管道默认大小为65536字节（2的16次方），是内核内存中的一个缓冲区，可以用fcntl来获取和修改这个值得大小

pipe_capacity = fcntl(fd,?F_GETPIPE_SZ)
//获取管道大小

ret  = fcntl(fd,?F_SETPIPE_SZ,size);
//设置管道大小

管道内存大小必须设置在页面大小和上限值之间
管道有大小，写入应该慎重，不能连续的写入大量数据，一旦管道填满，写入就会阻塞，对于读端，要及时读取数据，防止管道被写满，造成写入阻塞。

2、 pipe_buf .定义的是内核管道缓冲区的大小，这个值的大小是由内核设定的，这个值仅需一条命令就可以查到；而pipe capacity指的是管道的最大值，即容量，是内核内存中的一个缓冲区

命名管道FIFO：

为了解决无名管道而引入的，与匿名管道类似，最大的区别是，有实体文件与之关联，由于存在实体文件，不相关的没有血缘关系的进程也可以相互通信

#include
#include
int mkfifo(const char* pathname,mode_t mode)
pathname  //要创建的或打开的文件名
mode  // 存取访问限权

//命令创建：mkfifo [-m mode] pathname(创建命名管道的文件名)
//        mknod [-m mode] pathname p(p表示要创建命名管道)
从外表看，我是一个FIFO 文件，有文件名，任何进程都可以打开
从核心看，与匿名管道一模一样，

if（mkfifo("/temp/fifo",S_IFIFO|0666) == -1）//尽量使用
{
   perror("mkfifo error");
   exit(1);
}
if（mknod("/temp/fifo",S_IFIFO|0666) == -1）
{
   perror("mkfifo error");
   exit(1);
}

//S_IFIFO | 0666    指明了创建一个命名管道的权限

用两个命名管道实现进程实现双向通信

代码如下：