进程管道通信

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进程管道通信

2023-06-29 22:33| 来源: 网络整理| 查看: 265

进程通信介绍

◼ 进程是一个独立的资源分配单元,不同进程(这里所说的进程通常指的是用户进程)之间的资源是独立的,没有关联,不能在一个进程中直接访问另一个进程的资源。

◼ 但是,进程不是孤立的,不同的进程需要进行信息的交互和状态的传递等,因此需要进程间通信( IPC:Inter Processes Communication )。

◼ 进程间通信的目的:

数据传输:一个进程需要将它的数据发送给另一个进程。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)。资源共享:多个进程之间共享同样的资源。为了做到这一点,需要内核提供互斥和同步机制。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),此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有陷入和异常,并能够及时知道它的状态改变。 Linux进程通信的方式

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管道通信 匿名管道

◼ 管道也叫无名(匿名)管道,它是是 UNIX 系统 IPC(进程间通信)的最古老形式, 所有的 UNIX 系统都支持这种通信机制。

◼ 统计一个目录中文件的数目命令:ls | wc –l,为了执行该命令,shell 创建了两 个进程来分别执行 ls 和 wc。

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管道的特点

◼ 管道其实是一个在内核内存中维护的缓冲器,这个缓冲器的存储能力是有限的,不同的操作系统大小不一定相同,数据结构为环形。

◼ 管道拥有文件的特质:读操作、写操作,匿名管道没有文件实体,有名管道有文件实体, 但不存储数据。可以按照操作文件的方式对管道进行操作。

◼ 一个管道是一个字节流,使用管道时不存在消息或者消息边界的概念,从管道读取数据 的进程可以读取任意大小的数据块,而不管写入进程写入管道的数据块的大小是多少。

◼ 通过管道传递的数据是顺序的,从管道中读取出来的字节的顺序和它们被写入管道的顺 序是完全一样的

◼ 在管道中的数据的传递方向是单向的,一端用于写入,一端用于读取,管道是半双工的。

◼ 从管道读数据是一次性操作,数据一旦被读走,它就从管道中被抛弃,释放空间以便写 更多的数据,在管道中无法使用 lseek() 来随机的访问数据。

◼ 匿名管道只能在具有公共祖先的进程(父进程与子进程,或者两个兄弟进程,具有亲缘 关系)之间使用。

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匿名管道的使用

◼ 创建匿名管道

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

◼ 查看管道缓冲大小命令

ulimit –a

◼ 查看管道缓冲大小函数

#include long fpathconf(int fd, int name); 有名管道

◼ 匿名管道,由于没有名字只能用于亲缘关系的进程间通信。为了克服这个缺点,提出了有名管道(FIFO)也叫命名管道、FIFO文件。

◼ 有名管道(FIFO)不同于匿名管道之处在于它提供了一个路径名与之关联,以 FIFO 的文件形式存在于文件系统中,并且其打开方式与打开一个普通文件是一样的,这样 即使与 FIFO 的创建进程不存在亲缘关系的进程,只要可以访问该路径,就能够彼此 通过 FIFO 相互通信,因此,通过 FIFO 不相关的进程也能交换数据。

◼ 一旦打开了 FIFO,就能在它上面使用与操作匿名管道和其他文件的系统调用一样的 I/O系统调用了(如read()、write()和close())。与管道一样,FIFO 也有一 个写入端和读取端,并且从管道中读取数据的顺序与写入的顺序是一样的。FIFO 的 名称也由此而来:先入先出。

有名管道(FIFO)和匿名管道(pipe)有一些特点是相同的,不一样的地方在于:

FIFO 在文件系统中作为一个特殊文件存在,但 FIFO 中的内容却存放在内存中。当使用 FIFO 的进程退出后,FIFO 文件将继续保存在文件系统中以便以后使用。FIFO 有名字,不相关的进程可以通过打开有名管道进行通信。

有名管道的使用

◼ 通过命令创建有名管道 mkfifo 名字

◼ 通过函数创建有名管道 #include #include int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

◼ 一旦使用 mkfifo 创建了一个 FIFO,就可以使用 open 打开它,常见的文件 I/O 函数都可用于 fifo。如:close、read、write、unlink

◼ FIFO 严格遵循先进先出(First in First out),对管道及 FIFO 的读总是 从开始处返回数据,对它们的写则把数据添加到末尾。它们不支持诸如 lseek() 等文件定位操作

有名管道实现简单版聊天功能

#include #include #include #include #include #include #include int main() { // 1.判断管道文件是否存在 int ret = access("pipe2chat1", F_OK); if(ret == -1) { printf("管道不存在,创建管道\n"); ret = mkfifo("pipe2chat1", 0064); if(ret == -1) { perror("mkfifo"); exit(0); } } ret = access("pipe2chat2", F_OK); if(ret == -1) { printf("管道不存在,创建管道\n"); ret = mkfifo("pipe2chat2", 0064); if(ret == -1) { perror("mkfifo"); exit(0); } } // 2.只写方式打开管道1 int fdw = open("pipe2chat1", O_WRONLY); if(fdw == -1) { perror("open"); exit(0); } printf("打开管道fifo1成功,等待写入...\n"); // 3.只读方式打管道2 int fdr = open("pipe2chat2", O_RDONLY); if(fdr == -1) { perror("open"); exit(0); } printf("打开管道fifo2成功,等待读取...\n"); pid_t pid = fork(); //父进程,写fifo1 if(pid > 0) { char bufw[128]; while(1) { memset(bufw, 0, 128); fgets(bufw, 128, stdin); int ret2 = write(fdw, bufw, strlen(bufw)); if(ret2 == -1) { perror("write"); exit(0); } } } //子进程,读fifo2 else if(pid == 0) { char bufr[128]; while (1) { memset(bufr, 0 ,128); int ret3 = read(fdr, bufr, 128); if(ret3 // 1.判断管道文件是否存在 int ret = access("pipe2chat1", F_OK); if(ret == -1) { printf("管道不存在,创建管道\n"); ret = mkfifo("pipe2chat1", 0064); if(ret == -1) { perror("mkfifo"); exit(0); } } ret = access("pipe2chat2", F_OK); if(ret == -1) { printf("管道不存在,创建管道\n"); ret = mkfifo("pipe2chat2", 0064); if(ret == -1) { perror("mkfifo"); exit(0); } } // 2.只读方式打开管道1 int fdr = open("pipe2chat1", O_RDONLY); if(fdr == -1) { perror("open"); exit(0); } printf("打开管道fifo1成功,等待读取...\n"); // 3.只写方式打管道2 int fdw = open("pipe2chat2", O_WRONLY); if(fdw == -1) { perror("open"); exit(0); } printf("打开管道fifo2成功,等待写入...\n"); pid_t pid = fork(); //父进程,读fifo1 if(pid > 0) { char bufr[128]; while(1) { memset(bufr, 0 ,128); int ret3 = read(fdr, bufr, 128); if(ret3 char bufw[128]; while (1) { memset(bufw, 0, 128); fgets(bufw, 128, stdin); int ret2 = write(fdw, bufw, strlen(bufw)); if(ret2 == -1) { perror("write"); exit(0); } } } close(fdr); close(fdw); return 0; }

ufw, 128, stdin);

int ret2 = write(fdw, bufw, strlen(bufw)); if(ret2 == -1) { perror("write"); exit(0); } } } close(fdr); close(fdw); return 0;

}



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