Unix下管道实现进程间通信

秒速五厘米 2022-07-14 09:19 261阅读 0赞

最近在看Java的NIO的JDK源码时，发现在Selector的实现的底层用到了pipe管道的知识，于是就来学习记录一波。

# 1.进程间利用管道通信的应用场景 #

主要是数据传输：一个进程需要将数据发送给另外一个进程；

# 2. 管道通信： #

一个进程在管道的尾部写入数据，另一个进程从管道的头部读出数据。管道包括**无名管道**和**有名管道**两种，前者只能用于父进程和子进程间的通信，后者可用于运行于同一系统中的任意两个进程间的通信。下面用一个示意图来表示：  
![管道通信的读与写][20161205121952400]

# 3. 管道通信的特点 #

1.  管道通讯是单向的，先进先出，有固定的读端和写端。
2.  数据被进程从管道读出后，在管道中该数据就不存在了。
3.  当进程去读取空管道的时候，进程会阻塞。
4.  当进程往满管道写数据时，进程会阻塞。
5.  管道容量为64KB（\#define PIPE\_BUFFERS 16  
    include/linux/pipe\_fs\_i.h）

# 4.无名管道 #

在Linux系统中，无名管道一旦创建完成后，操作无名管道等同于操作文件。无名管道的读端被视作一个文件；无名管道的写端也被视作一个文件。

发送进程利用文件系统的系统调用write(fd\[1\],buf,size),把buf种的长度为size字符的消息送入管道入口fd\[1\]，接收进程则使用系统调用read(fd\[0\],buf,size)从管道出口fd\[0\]出口读出size字符的消息置入buf中。这里，管道按FIFO（先进先出）方式传送消息，且只能单向传送消息（如图）。  
![这里写图片描述][1364041285_8047.jpg]

利用UNIX提供的系统调用pipe，可建立一条同步通信管道。其格式为：  
int fd\[2\];  
pipe(fd)  
这里，fd\[1\]为写入端，fd\[0\]为读出端。

/* 创建无名管道，用于父子进程间通信,在创建子进程之前创建无名管道 */
    #include <unistd.h>
    #include <stdio.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/wait.h>
    
    void main()
    {
        pid_t pid = 0;
        int pipefd[2];/定义文件描述符，[0]是读端；[1]是写端。
        char c_buf[10];//缓冲区
        /*创建管道*/
        pipe(pipefd);
    
        /*创建子进程*/
        pid = fork();
    
        if(pid > 0)
        {
            /*父进程写入数据*/
            write(pipefd[1], "hello",6);
            wait(NULL);
            close(pipefd[1]);
            exit(0);
        }
        if(pid == 0)
        {
            /*子进程读取数据*/
            read(pipefd[0], c_buf, 6); 
            printf( "child read %s\n", c_buf);
            close(pipefd[0]);
            exit(0);
        }   
    }

运行结果如图：  
![这里写图片描述][20161205123659591]

[20161205121952400]: /images/20220714/7c3c1a9e26ed4f9bafc5cfa36f327c49.png
[1364041285_8047.jpg]: https://img-my.csdn.net/uploads/201303/23/1364041285_8047.jpg
[20161205123659591]: /images/20220714/7afa290f9ca549fd84f037b8394e2068.png