普通的進程間通信方式--有名管道fifo(適用於無血緣關係的進程)

簡 述：　在上一篇中，寫了有血緣關係的進程間的通信，使用匿名管道 pipe，本篇是介紹，對於無血緣關係的進程間通信，可以採用（有名）管道的 fifo 方式。

編程環境：

💻： uos20 📎 gcc/g++ 8.3 📎 gdb8.0

💻： MacOS 10.14 📎 gcc/g++ 9.2 📎 gdb8.3

進程間通信 IPC：

進程間通信（Inter Process Communication），字母首寫即爲 IPC。

• 進程間常用的 4 種方式：
  • 管道 （簡單）
  • 信號 （系統開銷小）
  • 共享映射區 （有無血緣關係的進程間通信都可以）
  • 本地 socket 套接字 (穩定)

有名管道（fifo）：

int fifo(int fildes[2]);

適用於無血緣關係的進程之間的通信。進程之間是不要使用 sleep() 函數的，因爲管道默認就是堵塞的。雖然實現形態上是文件，但是管道本身並不佔用磁盤或者其他外部存儲的空間。在Linux的實現上，它佔用的是內核的一段緩衝區空間。

• 本質：
  • 是內核緩衝區。也是僞文件（不佔用磁盤空間）
• 特點：
  • 有名管道
  • 在磁盤上有這樣一個文件 ls -l -> p
  • 僞文件，在磁盤大小永遠爲 0
  • 在內核中有一個對應的緩衝區
  • 使用半雙工的通信方式
• 使用場景：
  • 適用於沒有血緣關係的進程間的通信
• 創建方式：
  • 命令： mkfifo 管道名
  • 函數： mkfifo()
• fifo 文件可以使用 IO 函數進行操作
  • open() / close()
  • read() / write()
  • 不能執行 lseek 操作

寫一個例子：

有兩個進程 a 和 b，分別用 write.cpp 和 read.cpp 進行實現，然後進程 a 往一個管道里面寫數據，進程 b 從這個管道里面讀取數據。

• 代碼實現：

  這裏寫 writ.cpp，之後運行可執行程序 writ，當做 a 進程 ，往這個管道里面一直寫數據：

  #include <stdio.h>
  #include <unistd.h> 
  #include <sys/wait.h>
  #include <fcntl.h>
  #include <sys/types.h>
  #include <sys/stat.h>
  #include <stdlib.h>
  #include <string.h>
  
  int main(int argc, char *argv[])
  {
      if (argc < 2) {
          printf("請按照格式輸入: ./write myfifo\n");
          _exit(1);
      }
  
      int ret = access(argv[1], F_OK); //判斷文件是否存在
      if (ret == -1) {
          int r = mkfifo(argv[1], 0777);
          if (r == -1) {
              perror("[creator fifo file] ");
              _exit(1);
          } else {
              printf("creator fifo success: %d\n", argv[1]);
          }
      }
  
      int fd = open(argv[1], O_WRONLY);
  
      if (fd == -1) {
          perror("[open file] ");
          _exit(1);
      }
  
      char const *p = "this is 2020-04-01, code";
  
      while (true) {
  //        sleep(2);  //用來驗證管道阻塞這一屬性的
          int len = write(fd, p, strlen(p) + 1);
      }
  
      close(fd);
      return 0;
  }
  

  這裏寫 read.cpp，之後運行可執行程序 read，當做 b 進程 ，往這個管道里面一直讀數據：

  #include <stdio.h>
  #include <unistd.h> 
  #include <sys/wait.h>
  #include <fcntl.h>
  #include <sys/types.h>
  #include <sys/stat.h>
  #include <stdlib.h>
  
  int main(int argc, char *argv[])
  {
      if (argc < 2) {
          printf("請按照格式輸入: ./read myfifo\n");
          exit(1);
      }
  
      int ret = access(argv[1], F_OK); //判斷文件是否存在
      if (ret == -1) {
          int r = mkfifo(argv[1], 0777);
          if (r == -1) {
              perror("[creator fifo file] ");
              exit(1);
          } else {
              printf("creator fifo success: %d\n", argv[1]);
          }
      }
  
      int fd = open(argv[1], O_RDONLY);
  
      if (fd == -1) {
          perror("[open file] ");
          exit(1);
      }
  
      char buf[512];
  
      while (true) {
          int len = read(fd, buf, sizeof(buf));
          buf[len] = '\0';
          printf("buf = %s,  len = %d\n", buf, len);
      }
  
      close(fd); 
      return 0;
  }
  

​

• 代碼分析：
  爲了清晰演示管道的阻塞屬性，我們打開寫端的 sleep(2) 這一行代碼，故意用來製造寫端的速度比讀端要慢，然後觀察讀端的打印顯示。可以清楚的得到管道是阻塞的這一結論。

• 運行效果：

下載地址：

11_pipe

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