IPC之管道

现在linux使用的IPC（Inter-Process Communication，进程间通信）方式有以下几种：
-（1）管道（pipe）和匿名管道（FIFO）
-（2）信号（signal）
-（3）消息队列
-（4）共享内存
-（5）信号量
-（6）套接字（socket）

什么是管道

管道是Unix中最古老的进程间通信的形式。我们把一个进程连接到另一个进程的一个数据流成为一个"管道"。

• 管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；需要双方通信的时候，需要建立其两个管道。

• 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）进行通信。

  pipe函数

     #include    int pipe(int pipefd[2]);

  功能：创建无名管道
  参数：文件描述符组。fd[0]表示读端，fd[1]表示写端。
  返回值：成功返回0，失败返回错误代码
  也就是说，在fork()之前pipe()，就可以使得父子进程之间建立起一个管道，画个图：
  
  父子进程都会打开5个文件描述符，除了默认的0、1、2。还有fd[0]、fd[1]。测试一下，就会知道这两个文件描述符为3、4。
  写串代码用一用：

  #include #include #include #include int main(){int fd[2];int retByte;pid_t pid;char buf[20] = "";pipe(fd);   /*创建无名管道*///printf("%d,%d\n",fd[0],fd[1]);pid = fork();if(pid == -1){    perror("create fork");    return -1;}if(pid == 0){    //子进程，写端，使用fd[1]    //close(fd[0]);    //close(fd[1]);    while(1)    {        scanf("%s",buf);        if( write(fd[1],buf,strlen(buf)) == -1)        {            perror("write");            return -1;        }        memset(buf,0,20);        if(read(fd[0],buf,5) > 0 )        {            printf("child-read msg: %s\n",buf);        }    }}else{    //父进程，读端，使用fd[0]    while(1)    {        memset(buf,0,20);        retByte = read(fd[0],buf,5);//每次只读5个        if( retByte == -1)          {            perror("read");            return -1;        }        if(retByte > 0)        {            printf("parent-read msg: %s\n",buf);        }    }}return 0;}

  运行结果：
  
  那么，如果没有读端呢？也就是父子进程的fd[0]都关闭了，会有什么现象呢？

  void handler(int no){    printf("SIGPIPE.\n");}int main(){        int fd[2];        int retByte;        int rlt;        pid_t pid;        char buf[20] = "";        rlt = pipe(fd); /*创建无名管道*/        //printf("%d,%d\n",fd[0],fd[1]);        signal(SIGPIPE,handler);        if(rlt != 0)        {            perror("pipe");            return -1;        }        pid = fork();        if(pid == -1)        {            perror("create fork");            return -1;        }        if(pid == 0)        {            //子进程，写端，使用fd[1]            close(fd[0]);            //close(fd[1]);            while(1)            {                scanf("%s",buf);                if( write(fd[1],buf,strlen(buf)) == -1)                {                    perror("write");                    return -1;                }                memset(buf,0,20);            }        }        else        {            //父进程，读端，使用fd[0]            close(fd[0]);            while(1)            {            }        }        return 0;}

  运行结果：
  
  会出现管道破裂！！（如果没有重写管道破裂的处理函数，系统默认的处理方式就是杀死进程，父子进程都over了）

  管道读写规则

  所以，总结一下读写规则：
  读规则：
  1）缓冲区没数据：阻塞
  2）缓冲区的数据少于请求字节数：缓冲区有多少就读多少
  3）缓冲区的数据多于请求字节数：只读取请求字节数，剩下的还在缓冲区
  4）写端关闭：读端等待。
  写规则：
  1）缓冲区满了：写不进去
  2）没有读端：管道破裂，父子进程都结束了。调试到write，发生SIGPIPE。
  注意：读端和写端的对应关系可以是一对一、一对多、多对一、多对多的。

  练习

  上面讲到，缓冲区如果满了，就写不进去了。那么缓冲区有多大呢？换言之，如何检测linux中管道的容量？
  代码如下：

  int main(){int fd[2];pipe(fd);char buf[4096]; //4kint i,loop,ret;for(i = 0 ; i < sizeof(buf) ; i++){    buf[i] = 'a';}loop = 100 ; //如果循环结束，还没阻塞，增加循环次数for(i = 0; i < loop ; i++){    ret = write(fd[1],buf,sizeof(buf));    if(ret == -1)    {        perror("write error!\n");        return 1;    }    else    {        printf("write successfully!    ");        printf("size: %d K\n", (i+1)*4);    }}close(fd[0]);close(fd[1]);return 0;}

  运行结果：
  
  在写完64k的时候出现阻塞，说明管道已经满了。