【Linux】进程间通信——管道

进程间通信

1.1进程间通信介绍

什么是进程间通信？

答：进程具有独立性，每个进程都有自己的PCB，所以进程间需要通信，并且通信的成本一定不低（通信的本质：OS需要直接或者间接给通信双方的进程提供“内存空间”，并且要通信的进程，必须看到一份公共的资源）

而我们所说的不同通信种类本质就是：上面所说的资源，是OS中的哪一个模块提供的。如文件系统提供的叫管道通信；OS对应的System V模块提供的…

📝ps:成本不低是因为我们需要让不同的进程看到同一份资源

1.2进程间通信目的

进程间通信的目的在于：

数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程

资源共享：多个进程之间共享同样的资源

通知事件：一个进程需要向另一个或一组进程发送消息，通知它（它们）发生了某种事件（如进程终止时要通知父进程）

进程控制：有些进程希望完全控制另一个进程的执行（如Debug进程）

为什么要有进程间通信？

答：有时候我们需要多进程协同的，完成某种业务内容。比如管道。

1.3进程间通信分类

如何去通信？

答：1.采用标准的做法：System V进程间通信（聚焦在本地通信，如共享内存）、POSIX进程间通信（让通信过程可以跨主机）。

采用文件的做法：管道-基于文件系统（匿名管道、命名管道）

而本篇博客主要介绍管道，接着往下看把👇

管道

2.1管道介绍

管道是Unix中最古老的进程间通信的形式。我们把从一个进程连接到另一个进程的一个数据流称为一个"管道"

任何一个文件包括两套资源：1.file的操作方法 2.有属于自己的内核缓冲区，所以父进程和子进程有一份公共的资源：文件系统提供的内核缓冲区，父进程可以向对应的文件的文件缓冲区写入，子进程可以通过文件缓冲区读取，此时就完成了进程间通信，这种方式提供的文件称为管道文件。管道文件本质就是内存级文件，不需要IO。

两个进程如何看到同一个管道文件：fork创建子进程完成

管道创建时分别以读和写方式打开同一个文件（如果只读或者只写，子进程也只会继承只读或只写，父子双方打开文件的方式一样，无法完成单向通信）；父进程创建子进程，父进程以读写打开，子进程也是以读写打开（一般而言，管道只用来进行单向数据通信）；关闭父子进程不需要的文件描述符，完成通信：

管道分为匿名管道和命名管道

2.2匿名管道

我们通过文件名区分文件，但是如果当前进程的文件没有名字，这样的内存级文件称为匿名管道。让两个进程看到同一个文件，通过父进程创建子进程，子进程继承文件地址的方式，看到同一个内存级文件，此时内存级文件没有名称就是匿名管道了。匿名管道能用来父进程和子进程之间进行进程间通信。

pipe

pipe：创建一个管道只需要调用pipe，注意头文件，返回值，以及函数的参数

头文件为#include ，调用成功返回0，调用失败返回-1。参数是输出型参数

SYNOPSIS       #include        int pipe(int pipefd[2]);DESCRIPTION    pipe() creates a pipe，pipefd[0]  refers  to  the  read end of the pipe.  pipefd[1] refers to the write end of the pipe.RETURN VALUE       On success, zero is returned.  On error, -1 is returned, and errno is set appropriately.

创建管道文件，打开读写端：

#include #include #include using namespace std;int main(){    int fds[2];    int n = pipe(fds);    assert(n == 0);    //0,1,2->3,4    //[0]:读取  [1]:写入    cout<<"fds[0]:"<

#include #include #include #include #include using namespace std;int main(){    int fds[2];    int n = pipe(fds);    assert(n == 0);    //fork    pid_t id = fork();    assert(id>=0);    if(id==0)    {        //子进程通信        exit(0);    }    //父进程通信    n = waitpid(id,nullptr,0);    assert(n==id);    return 0;}

#include #include #include #include #include #include #include #include #include using namespace std;int main(){    int fds[2];    int n = pipe(fds);    assert(n == 0);    //fork    pid_t id = fork();    assert(id>=0);    if(id==0)    {        //子进程通信:子进程进行写入,关闭读        close(fds[0]);        //通信        const char*s = "这是子进程,正在进行通信";        int cnt = 0;        while(true)        {            cnt++;            char buffer[1024];            snprintf(buffer,sizeof buffer,"child->parent say:%s[%d][%d]",s,cnt,getpid());            //写端写满的时候，在写会阻塞，等对方进行读取            write(fds[1],buffer,strlen(buffer));//系统接口            sleep(1);//一秒写一次        }        //退出前关闭子进程        close(fds[1]);        exit(0);    }    //父进程通信：父进程进行读取，关闭写    close(fds[1]);    //通信    while(true)    {        char buffer[1024];        //管道中如果没有数据，读端在读，默认会直接阻塞当前正在读取的进程        ssize_t s = read(fds[0],buffer,sizeof(buffer)-1);        if(s>0) buffer[s] = 0;        cout<<"Get Message# "<

NAME       mkfifo - make FIFOs (named pipes)SYNOPSIS    #include     #include     int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);RETURN VALUE       On success mkfifo() returns 0.  In the case of an error, -1 is returned (in which case, errno is set appropriately).

mkfifo named_pipe

#include "comm.hpp"int main(){    bool ret = createFifo(NAMED_PIPE);    assert(ret);    (void)ret;    return 0;}

#pragma once#include #include #include #include #include #include #include #define NAMED_PIPE "/tmp/mypipe.name"bool createFifo(const std::string &path){    umask(0);    int n = mkfifo(path.c_str(),0666);    if(n==0) return true;    else    {        std::cout<<"errno:"<

NAME       unlink - remove a directory entrySYNOPSIS       #include        int unlink(const char *path);RETURN VALUE       Upon successful completion, 0 shall be returned. Otherwise, -1 shall be returned and errno set to indicate the error. If -1 is returned, the named file shall not be changed.

void removeFifo(const std::string &path){    int n = unlink(path.c_str());    assert(n==0);    (void)n;//防止n没使用而警告}

#include "comm.hpp"int main(){    bool ret = createFifo(NAMED_PIPE);    assert(ret);    (void)ret;    removeFifo(NAMED_PIPE);    return 0;}

#include "comm.hpp"int main(){    int wfd = open(NAMED_PIPE,O_WRONLY);    if(wfd<0) exit(1);    //write    char buffer[1024];    while(true)    {        std::cout<<"Please Say:";        fgets(buffer,sizeof(buffer),stdin);        //if(strlen(buffer)>0) buffer[strlen(buffer)-1] = 0;        ssize_t n = write(wfd,buffer,strlen(buffer));        assert(n==strlen(buffer));        (void)n;    }    close(wfd);    return 0;}

#include "comm.hpp"int main(){    bool ret = createFifo(NAMED_PIPE);    assert(ret);    (void)ret;    int  rfd = open(NAMED_PIPE,O_RDONLY);    if(rfd<0) exit(1);    //read    char buffer[1024];    while(true)    {        ssize_t s = read(rfd,buffer,sizeof(buffer)-1);        if(s>0)        {            buffer[s] = 0;            std::cout<<"client->server" <