【Linux】System V IPC-匿名管道

进程间通信

对于进程间通信的方式，大致可以分为四种：管道，共享内存，信号量，消息队列和网络

而前三种都是在同一台计算机当中的不同的进程之间进行通信的，而网络可以在计算机之间进行通信。
为什么要进行进程间通信呢？

对于同一台计算机而言，创建出来的多个进程，它们之间要进行通信，例如当前计算机运行着服务端的进程，我们需要对这个服务进程进行守护，回顾守护进程的方式，其中有很重要的一点就是，服务端进程需要每秒将时间发送给守护进程，当守护进程发现时间没有被修改时，就需要先杀死当前进程，然后创建子进程，利用进程程序替换将子进程替换为被守护进程的代码。

其中关键的一个环节就是，如何让守护进程读到当前进程发送的时间信息。
由于各个进程是相互独立的，它们的数据也是独立的，那么两个进程需要通信就不容易实现了，这里实际上就应用到了进程间通信的方式。

管道

管道实际上就是内核中的一块缓冲区，这块缓冲区是内核维护的，它的生命周期跟随进程，由进程创建，当进程结束时，这块缓冲区也被释放了。

而管道可以被分为两种，匿名管道和命名管道。

匿名管道

匿名管道顾名思义，它是没有名字的，意味着进程是无法通过名字将其找到

匿名管道的特点是需要有亲缘性的进程之间才能进行通信，例如：父子进程，祖孙进程，兄弟进程等
满足了亲缘性之后，以父子进程举例，还需要有这样的顺序
1.父进程先创建管道
2.父进程再创建子进程

匿名管道的创建

如果创建管道和创建子进程的顺序写错了，那么，父子进程通过管道打开的文件描述符指向的空间是不同的

那么如果创建顺序是对的，就会指向相同的一块空间

只有父子进程同时指向同一个管道的读写两端，才能实现匿名管道的通信。

究其原因：由于父进程创建子进程时，子进程会拷贝父进程的PCB，如果父进程先进行了管道的创建，那么子进程同样也会拷贝管道的地址，也就是拷贝父进程中的管道文件描述符，使得父子进程的管道文件描述符指向的是同一个管道。如果父进程先创建子进程，然后创建管道，那么子进程拷贝父进程的PCB时，父进程并没有管道文件描述符，因此，子进程创建的管道文件描述符和父进程的就不同了。

匿名管道的写法是int pipe(int pipefd[2]);，

其中pipefd是由pipe函数给其赋值的，
pipefd[0]是读端，pipefd[1]是写端，
返回值为-1，创建失败，返回0创建成功

注意，其中的pipefd[0]和pipefd[1]本质上都是文件描述符。

我们可以通过/proc/进程号/fd 查看当前进程打开了几个文件

int fd[2];
int res = pipe(fd);
if(res < 0)
{
	perror("pipe");
	exit(-1);
}
//为了防止进程退出，从而导致匿名管道的销毁，需要使用sleep让进程停下来
while(1)
{
	sleep(1);
}

将上述进程运行起来，查看其进程号，使用/proc/进程号/fd 查看当前打开的文件描述符

0, 1 , 2 我们知道是标准输入，标准输出，标准错误，它们是随着进程一起被创建的，而3和4实际上就是通过pipe函数打开的管道的读写两端。
红色区域实际上是在闪烁，而闪烁的意思是当前指向的空间是属于操作系统内核的空间。

当然闪烁还有一种情况，就是在使用软链接时，如果将当前文件删除，只留下软链接文件，那么软链接文件指向的区域空间已经被释放了

已经知道了匿名管道是内核的一块缓冲区，并且创建管道后会有两个文件描述符，那么

既要有这样的亲缘关系，并且有这样的创建管道和创建子进程的顺序吗，才能够成功使用管道来进行通信。

我们先写这样一个代码，父进程写管道，子进程读管道并且打印出来。

运行结果

可以看到，子进程确实从管道中读到父进程写入管道的内容。

匿名管道的特性

实际上，管道有一些特性

1.管道是半双工通信，数据只能从写端流向读端
2.没有标识符，只能在亲缘关系的进程间实现通信
3.管道的大小为64k
4.管道提供字节流服务，意味着前后两次写入的数据之间没有间隔，而在读时，是将数据直接取走，而非拷贝
5.pipe_size大小为4096字节，当单词读写的数据大小小于4096字节时，操作系统会保证其读写的原子性（读写被不间断全部执行）

匿名管道的阻塞属性

匿名管道创建文件描述符时，文件描述符的初始属性为阻塞属性

当write一直写，不去读时，管道写满后write会阻塞等待
当read一直读，不去写时，管道为空后read会阻塞等待

使用fcntl函数可以修改为非阻塞属性

设置方式：
1.通过F_GETFL获取文件描述符的属性信息
2.通过F_SETFL设置文件描述符的属性信息，原属性信息 | O_NONBLOCK

读端设置非阻塞	写端设置非阻塞
写端关闭：一直读，读端read返回0	读端关闭：进程异常终止，SIGPIPE，退出码为141
写端不关闭：一直读， 读端read返回-1	读端不关闭： 一直写，写端write返回-1

特别注意的就是：当写端为非阻塞，并且读端关闭时，管道会破裂，进程结束