Linux系统管道和有名管道的通信机制

2007-05-15 14:18:53
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        Linux 进程间通信的几种主要手段。其中管道和有名管道是最早的进程间通信机制之一,管道可用于具有亲缘关系进程间的通信,有名管道克服了管道没有名字的限制,因此,除具有管道所具有的功能外,它还允许无亲缘关系进程间的通信。 认清管道和有名管道的读写规则是在程序中应用它们的关键,本文在详细讨论了管道和有名管道的通信机制的基础上,用实例对其读写规则进行了程序验证,这样做有利于增强读者对读写规则的感性认识,同时也提供了应用范例。

管道概述及相关API应用

管道相关的关键概念

管道是Linux支持的最初Unix IPC形式之一,具有以下特点:

管道是半双工的,数据只能向一个方向流动;需要双方通信时,需要建立起两个管道;

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);

单独构成一种独立的文件系统:管道对于管道两端的进程而言,就是一个文件,但它不是普通的文件,它不属于某种文件系统,而是自立门户,单独构成一种文件系统,并且只存在与内存中。

数据的读出和写入:一个进程向管道中写的内容被管道另一端的进程读出。写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾,并且每次都是从缓冲区的头部读出数据。

管道的创建:
#include int pipe(int fd[2])



该函数创建的管道的两端处于一个进程中间,在实际应用中没有太大意义,因此,一个进程在由pipe()创建管道后,一般再fork一个子进程,然后通过管道实现父子进程间的通信(因此也不难推出,只要两个进程中存在亲缘关系,这里的亲缘关系指的是具有共同的祖先,都可以采用管道方式来进行通信)。

管道的读写规则:

管道两端可分别用描述字fd[0]以及fd[1]来描述,需要注意的是,管道的两端是固定了任务的。即一端只能用于读,由描述字fd[0]表示,称其为管道读端;另一端则只能用于写,由描述字fd[1]来表示,称其为管道写端。如果试图从管道写端读取数据,或者向管道读端写入数据都将导致错误发生。一般文件的I/O函数都可以用于管道,如close、read、write等等。

从管道中读取数据:如果管道的写端不存在,则认为已经读到了数据的末尾,读函数返回的读出字节数为0;当管道的写端存在时,如果请求的字节数目大于PIPE_BUF,则返回管道中现有的数据字节数,如果请求的字节数目不大于PIPE_BUF,则返回管道中现有数据字节数(此时,管道中数据量小于请求的数据量);或者返回请求的字节数(此时,管道中数据量不小于请求的数据量)。注:(PIPE_BUF在include/Linux/limits.h中定义,不同的内核版本可能会有所不同。Posix.1要求PIPE_BUF至少为512字节,red hat 7.2中为4096)。

关于管道的读规则验证:

* readtest.c *
#include
#include
#include
main()
{
int pipe_fd[2];
pid_t pid;
char r_buf[100];
char w_buf[4];
char* p_wbuf;
int r_num;
int cmd;

memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));
memset(w_buf,0,sizeof(r_buf));
p_wbuf=w_buf;
if(pipe(pipe_fd)<0)
{
printf("pipe create errorn");
return -1;
}

if((pid=fork())==0)
{
printf("n");
close(pipe_fd[1]);
sleep(3);//确保父进程关闭写端
r_num=read(pipe_fd[0],r_buf,100);
printf( "read num is %d the data read from the pipe is %dn",r_num,atoi(r_buf));

close(pipe_fd[0]);
exit();
}
else if(pid>0)
{
close(pipe_fd[0]);//read
strcpy(w_buf,"111");
if(write(pipe_fd[1],w_buf,4)!=-1)
printf("parent write overn");
close(pipe_fd[1]);//write
printf("parent close fd[1] overn");
sleep(10);
}
}







程序输出结果:

* parent write over
* parent close fd[1] over
* read num is 4 the data read from the pipe is 111






附加结论:管道写端关闭后,写入的数据将一直存在,直到读出为止。
 
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