前言
管道（pipe）是Linux系統中重要的進程間通信（IPC）機制，又分爲匿名管道（anonymous pipe）和命名管道（named pipe/FIFO）兩種。今天用腦過度，幾句話簡單談論一下。
匿名管道
當我們在一般語境下提起管道這個詞時，說的就是匿名管道。匿名管道在兩個有親緣關係的進程（即存在父子或兄弟關係的進程）之間創建，本質上是由內核管理的一小塊內存緩衝區，默認大小由系統中的PIPE_BUF常量指定（默認爲一頁，即4096字節）。它的一端連接一個進程的輸出，用於寫入數據；另一端連接另一個進程的輸入，用於讀出數據。管道是半雙工工作的，也就是可以A進程讀B進程寫，也可以B進程讀A進程寫，但是A、B兩個進程不能同時讀寫。
匿名管道在父進程中通過系統調用int pipe(int fd[2])創建。fd[]爲兩個文件描述符的數組，其中fd[0]固定爲管道的讀端，fd[1]固定爲管道的寫端，不能弄反。在父進程fork出子進程之後，使用管道的兩方分別關閉fd[0]和fd[1]，就可以操作管道了。如下圖所示，父進程關閉fd[1]，從管道讀數據；子進程關閉fd[0]，向管道寫數據。
管道的讀寫用最基本的read()/write()系統調用來實現。注意當管道讀取端沒有關閉且管道已滿時，write()會被阻塞；而當管道寫入端沒有關閉且管道爲空時，read()會被阻塞。當然，如果管道的讀寫兩端都被關閉，管道就會消失。
在Linux Shell中，匿名管道可以通過管道符號|創建，例如：cat my.txt | grep lmagic。此時cat是父進程，grep是子進程，cat進程的標準輸出通過管道對接grep進程的標準輸入。
命名管道
匿名管道只能用於有親緣關係的進程之間，而命名管道則可以用於任意進程之間。與匿名管道不同的是，命名管道會借用FIFO文件來實現。FIFO文件在文件系統中創建，有自己的路徑和名稱，但是它僅僅作爲一個管道的標記，其數據仍然由內核管理，存放在內存中。FIFO這個名稱正好也揭示了管道數據先入先出的本質。
我們可以通過系統調用int mkfifo(const char *filename, mode_t mode)來創建一個FIFO文件，而進程通過open()打開FIFO文件的方式決定了它是讀端（O_RDONLY）還是寫端（O_WRONLY）。注意不能以讀寫方式（O_RDWR）打開FIFO文件。特別地，若是設置了非阻塞標誌位O_NONBLOCK的話，如果有一個進程試圖以讀/寫方式打開一個沒有正在被寫/讀的FIFO文件，open()就會立即返回成功，反之則會阻塞。而read()/write()的阻塞方式與匿名管道是完全相同的。
最後，如果FIFO文件的讀端和寫端都關閉，它也不會消失，而是留在文件系統中以便其他進程使用。
管道的底層
匿名管道和命名管道的底層是相同的，就是藉助兩個file結構指向同一個VFS inode來實現，這個inode又指向一個頁面，如下圖所示。
注意兩個file結構的操作f_op是不同的，這樣就可以巧妙地通過普通的文件操作來實現對管道的操作了。
The End
就醬吧，洗洗睡了，民那晚安。