苏嵌学习之进程通行一管道通信 (过去用新浪博客写的现在搞过来~~~)

常用的进程间通信方式 ：

传统的进程间通信方式

无名管道(pipe)、有名管道(fifo)和信号(signal)

System V IPC对象

共享内存(share memory)、消息队列(message queue)和信号灯(semaphore)

BSD

套接字(socket)

对于本文，我将重点的讲讲对无名管道和有名管道的理解。

无名管道：

无名管道是半双工的，数据只能向一个方向流动，需要双方通信时，需要建立起两个管道，而且只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲缘关系的进程）。

单独构成一种独立的文件系统：管道对于管道两端的进程而言，就是一个文件，但它不是普通的文件，它不属于某种文件系统，而是自立门户，单独构成一种文件系统，并且只存在于内存中（也就是说我们不可能通过一个路径找到这个文件）。它只是存在于打开文件结构中的一个临时文件，随其所依附的进程的生存而生存，当进程终止时，无名管道也随之消亡。

数据的读出和写入：一个进程向管道中写的内容被管道另一端的进程读出。写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾，并且每次都是从缓冲区的头部读出数据（这种结构，我们应该想到队列，先进先出嘛）。

#include <unistd.h>

int pipe(int fd[2])

（注意：要先pipe，再fork，否则将创建两个管道）

只要两个进程中存在亲缘关系，都可以采用管道方式来进行通信。

向管道中写入数据时,linux将不保证写入的原子性，管道缓冲区一有空闲区域，写进程就会试图向管道写入数据。如果读进程不读走管道缓冲区中的数据，那么写操作将一直阻塞。

注：只有在管道的读端存在时，向管道中写入数据才有意义。否则，向管道中写入数据的进程将收到内核传来的SIFPIPE信号，应用程序可以处理该信号，也可以忽略（默认动作则是应用程序终止）。

有名管道：

不同于无名管道之处在于它提供一个路径名与之关联，以FIFO的文件形式存在于文件系统中。这样，即使与FIFO的创建进程不存在亲缘关系的进程，只要可以访问该路径，就能够彼此通过FIFO相互通信（能够访问该路径的进程以及FIFO的创建进程之间），因此，通过FIFO不相关的进程也能交换数据。值得注意的是，FIFO严格遵循先进先出（first
in first out），对无名管道及FIFO的读总是从开始处返回数据，对它们的写则把数据添加到末尾。它们不支持诸如lseek()等文件定位操作。

有名管道的创建

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

int mkfifo(const char * pathname, mode_t mode)

该函数的第一个参数是一个普通的路径名，也就是创建后FIFO的名字。第二个参数与打开普通文件的open()函数中的mode
参数相同。如果mkfifo的第一个参数是一个已经存在的路径名时，会返回EEXIST错误，所以一般典型的调用代码首先会检查是否返回该错误，如果确实返回该错误，那么只要调用打开FIFO的函数就可以了。一般文件的I/O函数都可以用于FIFO，如close、read、write等等

管道文件是进程间通信的工具，为了尽量少的占用系统存储资源，一般系统均将其限制为最大长度为4096（PIPSIZ）字节的小型文件。当欲写入的消息超过4096字节时，就产生了读、写进程之间的同步问题。首先写操作查找PIPE文件中当前指针的偏移量F-OFFSET，然后从此位置开始尽量写入信息，当长度达到4096字节时，系统控制写进程进入睡眠状态，一直等待读进程取走全部信息时，文件长度指针置0，写进程才被唤醒继续工作。

为防止多个进程同时读写一个管道文件而产生混乱，在管道文件的INODE标志字I-FLAY项中设置了ILOCK标志项，以设置软件锁的方式实现多进程间对管道文件的互斥使用。

无名管道存在着如下两个严重的缺点。

第一，无名管道只能用于连接具有共同祖先的进程。

第二，无名管道是依附进程而临时存在的。

所以后来推出了一种无名管道的变种-有名管道。有名管道除继承了无名管道的所有特性优点之外，还屏弃了无名管道的两个缺点。