Linux进程间通信——匿名管道

通信介绍

进程之间可能会存在特定的协同工作的场景，为此一个进程要把自己的数据交付给另一个进程，让其进行处理，而进程是具有独立性的，一个进程看不到另一个进程的资源，因此交互数据成本一定很高。为了完成进程间的通信，首先得先有一份各进程都能看到公共资源，而这里的资源指的就是内存，且它属于操作系统（因为当它属于操作系统时才能让各个进程都能看到），换言之进程间通信的前提本质是由OS参与，提供有一份所有进程能看到的公共资源（可能以文件方式提供，也可能以队列的方式，也可能提供的就是原始的内存块，这也是通信方式有很多种的原因）

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：多个进程之间共享相同的资源
• 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，并能够即使知道它的状态改变

进程间通信发展

• 管道
• Ststem V进程间通信
• POSIX进程间通信

进程间通信分类

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 IPX
• 消息队列
• 共享内存
• 信号量
• 条件变量
• 读写锁

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成为一个管道

匿名管道

我们首先来思考一个问题，父子进程是两个独立进程吗？答案是肯定的，也就是说父子进程具有独立性，因此它们之间不能直接交换资源。当我们希望父子进程进行通信时，我们就可以使用匿名管道，匿名管道用于进程之间通信，且仅限于本地父子进程之间通信。
我们先来看看pipe的函数接口，它可以创建一个匿名管道

接下来我们写一个程序来体验一下匿名管道的使用，我们会创建一个子进程，并要求在子进程向管道写入数据，父进程从管道读取数据

#include 
  2 #include <unistd.h>
  3 #include <stdlib.h>                                                                                                                   
  4 #include <string.h>
  5      
  6 int main()                      
  7 {                                       
  8   int pipefd[2] = {0};
  9   if (pipe(pipefd) != 0)
 10   {         
 11     perror("pipefd");
 12     return 1;      
 13   }        
 14   // pipe[0] 读取端
 15   // pipe[1] 写入端
 16   // 目标father write child read                  
 17   if (fork() == 0)
 18   {  
 19     // 子进程
 20     close(pipefd[0]);
 21     while(1)       
 22     {
 23      char str[] = "hello ssj\n";
 24      write(pipefd[1], str, strlen(str));
 25      sleep(1);
 26     }    
 27     exit(0);
 28   }         
 29   close(pipefd[1]);
 30   while (1)
 31   {        
 32     char buf[64];
     ssize_t s = read(pipefd[0], buf, sizeof(buf));
 34     if (s == 0)
 35     {
 36       break; 
 37     }
 38     else if (s > 0)
 39     {
 40       buf[s] = 0;
 41       printf("child say : %s", buf);
 42     }
 43     else 
 44     {
 45       break;
 46     }
 47   }
 48   return 0;
 49 }                      

程序运行后结果如下

匿名管道的特点

1.管道是一个只能单向通信的通信信道
2.管道是面向字节流的
3.仅限于父子通信
4.管道自带同步机制，原子性输入
5.管道的声明周期是随进程的（管道是一个文件，只能被当前进程打开，相关进程退出了，会被OS自动关闭）

匿名管道读写的4种情况

1.读端不读或者读的慢，写端要等读端
2.读端关闭，写端收到SIGPIPE信号直接终止
3.写端不写或者写得慢，读端要等写端
4.写端关闭，读端读完pipe内部的数据然后再读，直到0，表明文件结尾