linux IPC总结——管道

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了linux IPC总结——管道相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

管道

管道是unix ipc的最古老形式,是一种在内存中的特殊文件,只能在具有公共祖先的进程之间使用(即父子进程,兄弟进程)。

管道由pipe函数创建

#include <unistd.h>

int pipe(int fd[2])

fd[1]写,fd[0]读。

单个进程的管道几乎没有任何用处,通常,调用pipe的进程接着调用fork,这样就创建了父子进程间的管道。

#include <unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>

int main()
{
    int fd[2];
    char buf[80];
    pid_t pid;
    pipe(fd);
    pid = fork();
    if(pid>0)
    {//父进程
        printf("Father thread\n");
        char s[]="Hello\n";
        write(fd[1],s,sizeof(s));
        close(fd[0]);
        close(fd[1]);
    }
    else if(pid==0)
    {
        printf("Child Thread\n");
        read(fd[0],buf,sizeof(buf));
        printf("%s\n",buf);
        close(fd[0]);
        close(fd[1]);
    }
    waitpid(pid,NULL,0);//等待子进程结束
    return 0;
}

 输出结果:

Father thread
Child Thread
Hello

当管道的一端关闭时:

  当读一个写端关闭的管道时,则认为已经读到了数据的末尾,读函数返回的读出字节数为0;

  当写一个读端关闭的管道时,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)。

从管道中读取数据:

当管道的写端存在时,如果请求的字节数目大于PIPE_BUF,则返回管道中现有的数据字节数,如果请求的字节数目不大于PIPE_BUF,则返回管道中现有数据字节数(此时,管道中数据量小于请求的数据量);或者返回请求的字节数(此时,管道中数据量不小于请求的数据量)。注:PIPE_BUF在include/linux/limits.h中定义。

向管道中写入数据:

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。 

管道因为没有名字所以只能用于具有亲缘关系的进程,而有名管道(FIFO)则克服了这个限制。

FIFO

创建函数如下

 #include <sys/types.h>
 #include <sys/stat.h>

 int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

 第一个参数是一个普通的路径名,即为FIFO的名字。第二个参数设置权限,跟创建普通文件一样。

FIFO的读写也像普通文件一样,不过需要读写端都打开,具体规则如下:

当打开(open)时:

若没有设置O_NONBLOCK,只读open要阻塞到其它进程为写而打开FIFO。类似地,只写open要阻塞到其它进程为读而打开FIFO。

如果设置了O_NONBLOCK,则只读open立即返回,若没有其它进程为写而打开FIFO,则返回-1。

用FIFO模拟生产者消费者问题:

fifo2.cpp:

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include<limits.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>


#define FIFO "/tmp/myfifo"
#define BUF_SIZE PIPE_BUF
#define SEND_MAX (1024*1024*10)
using namespace std;

int main()
{
    int pid,fifo_fd;
    int send_num;
    char *buf[BUF_SIZE+1];
    if(-1 == access(FIFO,F_OK))
    {
        int res = mkfifo(FIFO,0777);
        if(res != 0)
        {
            fprintf(stderr,"can‘t create fifo in %s",FIFO);
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
    }

    fifo_fd = open(FIFO,O_WRONLY);
    printf("process %d open fifo %d\r\n",getpid(),fifo_fd);
    if(fifo_fd == -1)
        exit(EXIT_FAILURE);
    int res;
    while(send_num<SEND_MAX)
    {
        res = write(fifo_fd,buf,BUF_SIZE);
        if(res == -1)
        {
            cout<<"write fifo error"<<endl;
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        send_num += res;
    }
    return 0;
}

 fifo3.cpp

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include<limits.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>


#define FIFO "/tmp/myfifo"
#define BUF_SIZE PIPE_BUF
#define SEND_MAX (1024*1024*10)
using namespace std;

int main()
{
    int fifo_fd;
    int res;
    char buffer[BUF_SIZE+1];
    int read_num = 0;

    fifo_fd = open(FIFO,O_RDONLY);
    printf("process %d open FIFO %d\r\n",getpid(),fifo_fd);
    if(fifo_fd == -1)
        exit(EXIT_FAILURE);
    do{
        res = read(fifo_fd,buffer,BUF_SIZE);
        read_num += res;
    }while(res>0);
    close(fifo_fd);
    return 0;
}

结果如下:

技术分享

可见读进程运行0.013s就读取了10m的数据,FIFO的效率还是很高的。

以上是关于linux IPC总结——管道的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

linux IPC机制学习博客

Linux IPC之管道和FIFO

linux 进程间通信机制(IPC机制)- 管道

了解ipc通信的linux管道生命线

Linux(IPC)中的管道损坏

[Linux管道和IPC]管道的实际应用2