进程通信-管道 read & write
管道相关的关键概念管道是Linux支持的最初Unix IPC形式之一,具有以下特点: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;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,并且只存在与内存中。
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管道相关的关键概念
管道是Linux支持的最初Unix IPC形式之一,具有以下特点:
- 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;
- 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,并且只存在与内存中。
- 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。
管道的创建:
#include <unistd.h> int pipe(int fd[2])
该函数创建的管道的两端处于一个进程中间,在实际应用中没有太大意义,因此,一个进程在由pipe()创建管道后,一般再fork一个子进程,然后 通过管道实现父子进程间的通信(因此也不难推出,只要两个进程中存在亲缘关系,这里的亲缘关系指的是具有共同的祖先,都可以采用管道方式来进行通信)。
管道的读写规则:
管道两端可分别用描述字fd[0]以及fd[1]来描述,需要注意的是,管道的两端是固定了任务的。即一端只能用于读,由描述字fd[0]表示,称 其为管道读端;另一端则只能用于写,由描述字fd[1]来表示,称其为管道写端。如果试图从管道写端读取数据,或者向管道读端写入数据都将导致错误发生。 一般文件的I/O函数都可以用于管道,如close、read、write等等。
从管道中读取数据:
- 如果管道的写端不存在,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,不同的内核版本可能会有所不同。Posix.1要求PIPE_BUF至少为 512字节,red hat 7.2中为4096)。
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。
- 管道中的读端关闭,此时向管道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)。
验证当管道中父进程没有写入数据时,而子进程使用read读管道中的数据时,read将一直阻塞,等待管道中写入数据
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
int main(void){
int fd[2];
pid_t cpid;
char readBuf[100];
if(pipe(fd) == -1){
perror("pipe");
exit(-1);
}
cpid = fork();
if(cpid < 0){
perror("fork");
exit(-1);
}
if(cpid > 0){
close(fd[0]);
sleep(5);//父进程等待不写入数据
int wnu=write(fd[1],"the message from parent process.\n",33);
printf("parent write number:%d\n",wnu);
close(fd[1]);
wait(NULL);
exit(0);
}
close(fd[1]);
memset(readBuf,0,sizeof(readBuf));
int rnu=read(fd[0],readBuf,100);//read是阻塞操作,没有数据等待,
//所以在子父进程中不担心竞争问题
printf("read number:%d\n",rnu);
printf("child process receive:\n%s\n",readBuf);
close(fd[0]);
_exit(0);
}
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