Linux命名管道进程通信

前言

命名管道 是实现进程间通信的强大工具，它提供了一种简单而有效的方式，允许不同进程之间进行可靠的数据交换。不仅可以在同一主机上的不相关进程间进行通信，还可以在不同主机之间的进程进行网络通信。

---

一、什么是命名管道通信

命名管道 是一种半双工的通信机制，用于同一主机上的不相关进程之间的通信。它遵循 FIFO的原则，也就是先写入的数据会先被读取。命名管道在文件系统中有一个唯一的路径名，使用时需要先创建管道，然后不同进程通过打开同一个路径名的管道文件来进行通信。

上篇文章中使用 pipe 函数进行通信的也叫做匿名管道。Linux 进程间通信, 管道

pipe 创建的管道 只能用于 “ 有血缘关系 ” 的进程之间。 但是 FIFO 可以允许 不相关的进程间交换数据。

二、创建方式

1. 命令行创建： mkfifo 管道名。
   

2. 库函数： int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
   返回值：成功返回 0； 失败 返回 -1。
   

一旦使用 mkfifo 创建一个 FIFO ，就可以使用 open 打开它，常见的 I/O 函数都可用于 fifo 。如： close , read , write , unlink 等。

三、代码示例

下列代码用来 实现 2 个不相关进程的通信，一个用来 写数据，一个用来读数据。
首先使用 命令行创建 管道。

写数据进程：

void sys_error(const char *str)
{
	perror(str);
	exit(1);								// 正常退出程序
}

int main(int argc, char **argv)
{
	int fd, i=0, ret;
	char buff[20];
	if(argc <2)							// 输入两个参数：可执行文件，刚刚创建的 fifo 名字
	{
		printf("Usage: ./a.out fifoname\n");
		return -1;
	}
	
	fd = open(argv[1], O_WRONLY);				// 以只写的方式打开文件
	if(fd < 0)
	{
		sys_error("open error");
	}

	while(1)
	{
		sprintf(buff, "hello : %d\n", i++);
		write(fd, buff, strlen(buff));					// 不断 写入数据
		sleep(1);										//休眠 1 秒
	}
	close(fd);
	return 0;
}

读数据进程：

void sys_error(const char *str)
{
	perror(str);
	exit(1);											// 正常终止程序
}

int main(int argc, char **argv)
{
	int fd, i=0, ret;
	char buff[20];
	if(argc <2)
	{
		printf("Usage: ./a.out fifoname\n");				
		return -1;
	}
	
	fd = open(argv[1], O_RDONLY);						// 以只读的方式打开文件
	if(fd < 0)
	{
		sys_error("open error");
	}

	while(1)
	{
		ret = read(fd, buff, sizeof(buff));				// 读出数据放入 buff
		write(STDOUT_FILENO, buff, ret);				// 见数据写入 标准输出
		
	}
	close(fd);
	return 0;
}

注意：
对于匿名管道（Anonymous Pipe），它只能有一个读端和一个写端。这意味着一般情况下，只能有一个进程从管道中读取数据，而另一个进程则负责向管道中写入数据。

而对于有名管道（Named Pipe），它可以支持多个读端和多个写端。这使得多个进程能够同时从管道中读取数据或向管道中写入数据。这样可以实现进程间的并发通信。

例如：
可以将上面示例代码加一个读端：

可以看到 1处 读出的数据，在 2处 就读不出了。因为，管道中数据不可反复读取。一旦读走，管道中不在存在。

四、文件进程通信

使用 文件也可以完成 IPC ，理论依据是， fork 后，父子线程共享文件描述符。也就打开了共享文件。

---

总结

进程间通信是操作系统和分布式系统领域的重要内容，深入了解和掌握不同的进程间通信方式对于开发高效可靠的应用程序至关重要。