程序之間的通訊之管道

目錄

1 無名管道

   管道是一種最基本的IPC機制，作用於父子程序之間，完成資料傳遞。
管道有以下特性：
1.其本質是一個偽檔案(實為核心緩衝區)其本質是一個偽檔案(實為核心緩衝區)
2.由兩個檔案描述符引用，一個表示讀端，一個表示寫端。
3.規定資料從管道的寫端流入管道，從讀端流出。
3.規定資料從管道的寫端流入管道，從讀端流出。
管道的原理: 管道實為核心使用環形佇列機制，藉助核心緩衝區(4k)實現。
無名管道的簡單實現：

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

#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>

int main()
{
    int pipefd[2];
    pid_t pid;
    if (pipe(pipefd) == -1 )    
    {
        printf
 
("pipe() err..\n");   
        return -1;
    }
    pid = fork();
    if (pid == -1)
    {
        printf("fork err..\n");
        return -1;
    }

    if (pid == 0)
    {
        close(pipefd[0]);
        write(pipefd[1], "hello hello....", 6);
        close(pipefd[1]);
        printf("child .....quit\n"
 
);

    } 
    else if (pid > 0 )
    {
        int len = 0; 
        char buf[100] = {0};
        close(pipefd[1]);
        len = read(pipefd[0], buf, 100);
        printf("len:%d, buf:%s \n", len , buf);

        close(pipefd[0]);
    }
    wait(NULL);
    printf("parent ..quit\n");
    return 0;
}

2.有名管道

命名管道也被稱為FIFO檔案，是一種特殊的檔案。由於linux所有的事物都可以被視為檔案，所以對命名管道的使用也就變得與檔案操作非常統一。
有名管道例項
1.建立管道C語言實現 或者 shell指令 ： mkfifo 檔名
C語言實現

#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
#include <sys/time.h>

/*
利用管道，兩個程序間進行檔案複製。
fifow
讀檔案1.txt    
    寫入管道
fifor   
    讀管道
    寫入2.txt檔案
    */

int main(int argc, char *argv[])
{
    //建立管道檔案
    int outfd = 0;

    //開啟管道檔案，準備寫資料
    outfd = open("fifop", O_WRONLY | O_NONBLOCK);
    //outfd = open("pp", O_WRONLY ); //阻塞模式
    if (outfd == -1)
    {
        printf("infd open() err..\n");
        exit(0);
    }

    return 0;
}

寫端

#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
#include <sys/time.h>

/*
利用管道，兩個程序間進行檔案複製。
fifow
讀檔案1.txt    
    寫入管道
fifor   
    讀管道
    寫入2.txt檔案
    */

int main(int argc, char *argv[])
{
    //建立管道檔案
    mkfifo("fifop", 0644);
    int infd;

    //按只讀方式 開啟現有檔案
    infd = open("./1.txt", O_RDONLY);
    if (infd == -1)
    {
        printf("infd open() err..\n");
        exit(0);
    }
    int outfd;

    //開啟管道檔案，準備寫資料
    //outfd = open("fifop", O_WRONLY | O_NONBLOCK);
    outfd = open("fifop", O_WRONLY ); //阻塞模式
    if (outfd == -1)
    {
        printf("infd open() err..\n");
        exit(0);
    }

    char buf[1024];
    int n = 0;
    //從檔案中讀資料寫入管道檔案
    while ( (n = read(infd, buf, 1024)) > 0)
    {
        write(outfd, buf, n);   
    }
    close (infd);
    close (outfd);


    printf("fifow 寫管道檔案 success\n");
    return 0;
}

讀端

#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
#include <sys/time.h>



int main(int argc, char *argv[])
{   
    //開啟2.txt 準備寫資料
    int outfd;
    outfd = open("./2.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644); //O_TRUNC 開啟檔案清空
    if (outfd == -1)
    {
        printf("open()  2.txt err..\n");
        exit(0);
    }


    //開啟管道檔案，準讀資料
    int infd;
    infd = open("fifop", O_RDONLY);
    if (infd == -1)
    {
        printf("open err ... \n");
        exit(0);
    }

    char buf[1024];
    int n = 0;
    //從檔案中讀資料寫入管道檔案
    while ( (n = read(infd, buf, 1024)) > 0)
    {
        write(outfd, buf, n);   
    }
    printf("讀管道檔案是否失敗。。。。\n");
    close (infd);
    close (outfd);
    unlink("fifop");


    printf("fifor 讀管道檔案 success\n");
    return 0;
}

3.管道讀寫規則

當沒有資料可讀時
O_NONBLOCK disable：read呼叫阻塞，即程序暫停執行，一直等到有資料來到為止。
O_NONBLOCK enable：read呼叫返回-1，errno值為EAGAIN。
當管道滿的時候

O_NONBLOCK disable： write呼叫阻塞，直到有程序讀走資料
O_NONBLOCK enable：呼叫返回-1，errno值為EAGAIN
如果所有管道寫端對應的檔案描述符被關閉，則read返回0

如果所有管道讀端對應的檔案描述符被關閉，則write操作會產生訊號SIGPIPE

當要寫入的資料量不大於PIPE_BUF時，linux將保證寫入的原子性。

當要寫入的資料量大於PIPE_BUF時，linux將不再保證寫入的原子性。