Linux進程間通信--匿名管道

關於進程間通信：  

        IPC

       每個進程各自有不同的用戶地址空間,任何一個進程的全局變量在另一個進程中都看不到所以進程之間要交換數據必須通過內核,在內核中開闢一塊緩衝區,進程1把數據從用戶空間拷到內核緩衝區,進程2再從內核緩衝區把數據讀走,內核提供的這種機制稱爲進程間通信 (IPC,InterProcess Com）

      匿名管道

管道：pipe
沒有名字的匿名管道是一種最基本的IPC機制,由pipe函數創建: 
調用pipe函數時在內核中開闢一塊緩衝區(稱爲管道)用於通信,它有一個讀端一個寫端,然後通 過filedes參數傳出給用戶程序兩個文件描述符：
1.filedes[0] ：指向管道的讀端
2.filedes[1] ：指向管道的寫端

(很好記,就像0是標準輸入1是標準輸出一樣)。所以管道在用戶程序看起來就像一個打開 的文件,通過read(filedes[0]);或者write(filedes[1]);向這個文件讀寫數據其實是在讀寫內核緩衝區。

pipe函數調用成功返回0,調用失敗返回-1, 開闢了管道之後如何實現兩個進程間的通信呢?看下面：

父進程創建管道，父進程fork出子進程，現在就有連個有血緣關係的父子進程，下面要說的就是兩進程間的通信：

存在於兩個進程間的管道，兩遍都有讀和寫的功能，匿名管道是單向的，能寫就不能讀，能讀就不能寫，所以，圖3中，父進程關閉了讀端，也就意味着，父親要寫數據到管道；而子進程關閉了寫端，也就意味着，子進程只能讀管道間的數據，這樣就完成了一次進程間的通信。有專業一點的術語講原理，是這樣的：

1. 父進程調用pipe開闢管道,得到兩個文件描述符指向管道的兩端。 

2. 父進程調用fork創建子進程,那麼子進程也有兩個文件描述符指向同一管道。 

3. 父進程關閉管道讀端,子進程關閉管道寫端。父進程可以往管道里寫,子進程可以從管道里讀,管道是用環形隊列實現的,數據從寫端流入從讀端流出,這樣就實現了進程間通信。  

演示代碼：

（黏貼沒啥意思，自己敲，發現問題）
上文有提到說：有血緣關係，單向之類的關鍵字，下面就說說匿名管道這種通信機制的條件或者說限制：
      1.兩個進程通過一個管道只能實現單向通信。比如上面的例子,父進程寫子進程讀,如果有時候也需要子進程寫父進程讀,就必須另開一個管道。
      2.管道的讀寫端通過打開的文件描述符來傳遞,因此要通信的兩個進程必須從它們的公共祖先那裏繼承管道文件描述符。上面的例子是父進程把文件描述符傳給子進程之後父子進程之間通信,也可以父進程fork兩次,把文件描述符傳給兩個子進程,然後兩個子進程之間通信, 總之需要通過fork傳遞文件描述符使兩個進程都能訪問同一管道,它們才能通信。 也就是說，管道通信是需要進程之間有關係。

使用管道需要注意以下4種特殊情況(假設都是阻塞I/O操作,沒有設置O_NONBLOCK標誌): 

1.如果所有指向管道寫端的文件描述符都關閉了(管道寫端的引用計數等於0),而仍然有進程從管道的讀端讀數據,那麼管道中剩餘的數據都被讀取後,再次read會返回0,就像讀到文件末尾一樣。

2.如果有指向管道寫端的文件描述符沒關閉(管道寫端的引用計數大於0),而持有管道寫端的進程也沒有向管道中寫數據,這時有進程從管道讀端讀數據,那麼管道中剩餘的數據都被讀取後,再次read會阻塞,直到管道中有數據可讀了纔讀取數據並返回。

3.如果所有指向管道讀端的文件描述符都關閉了(管道讀端的引用計數等於0),這時有進程向管道的寫端write,那麼該進程會收到信號SIGPIPE,通常會導致進程異常終止.

4.如果有指向管道讀端的文件描述符沒關閉(管道讀端的引用計數大於0),而持有管道讀端的 進程也沒有從管道中讀數據,這時有進程向管道寫端寫數據,那麼在管道被寫滿時再次write會阻塞,直到管道中有空位置了才寫入數據並返回。

以上是四種需要注意的地方。

匿名管道總結到此，其餘通信機制見下篇博文；

賜教！