前言
进程是一个独立的资源管理单元，不同进程间的资源是独立的，不能在一个进程中访问另一个进程的用户空间和内存空间。但是，进程不是孤立的，不同进程之间需要信息的交互和状态的传递，因此需要进程间数据的传递、同步和异步的机制。
当然，这些机制不能由哪一个进程进行直接管理，只能由操作系统来完成其管理和维护，Linux提供了大量的进程间通信机制，包括同一个主机下的不同进程和网络主机间的进程通信，如下图所示：
- 同主机间的信息交互：
- 无名管道：
特点：多用于亲缘关系进程间通信，方向为单向；为阻塞读写；通信进程双方退出后自动消失
问题：多进程用同一管道通信容易造成交叉读写的问题- 有名管道：
FIFO(First In First Out),方向为单向(双向需两个FIFO)，以磁盘文件的方式存在；通信双方一方不存在则阻塞- 消息队列：
可用于同主机任意多进程的通信，但其可存放的数据有限，应用于少量的数据传递- 共享内存：
可实现同主机任意进程间大量数据的通信，但多进程对共享内存的访问存在着竞争
- 同主机进程间同步机制：信号量(Semaphore)
- 同主机进程间异步机制：信号(Signal)
- 网络主机间数据交互：Socket(套接字)
1. 无名管道
1). 概念
无名管道是一类特殊的文件，在内核中对应着一段特殊的内存空间，内核在这段内存空间中以循环队列的方式存储数据；
无名管道的内核资源在通信双方退出后自动消失，无需人为回收；
无名管道主要用于连通亲缘进程(父子进程)，用于双方的快捷通信，通信为单向通信
2). 操作
1. 创建：
pipe()
头文件：
#include <unistd.h>函数原型：
int pipe(int pipedes[2])参数：
pipedes[2]：存储文件描述符
- 返回值：
成功：0
失败：-1
2. 读写：
| 读进程 | 写进程 | 管道无数据 | 管道有数据 |
|---|---|---|---|
| 阻塞√ | 立刻返回0 | 返回数据 | |
| 阻塞√ | √ | 读阻塞 | 读数据并返回 |
| 阻塞√ | 收到SIGPIPE信号，write返回-1 |
||
| √ | 阻塞√ | 写入 | 若满，阻塞等待 |
3. 重定向：
所谓重定向，即关闭某个标准I/O设备(stdin(0), stdout(1), stderr(2)), 而将某一个普通的文件描述符设置为0/1/2.
重定向，主要是采用 dup函数来实现的：
- dup函数：
作用：
复制文件描述符头文件：
#include <unistd.h>函数原型：
函数 原型 描述 dup int dup(int oldfd) 复制oldfd文件表项，并返回未用的最小值描述符 dup2 int dup2(int oldfd, int newfd) 复制oldfd文件表项到newfd,newfd为用户自定义值，而后关闭oldfd 参数：
oldfd：源文件的描述符(要求该文件描述符必须有效，文件必须处于打开状态)
newfd：新的文件描述符，个人理解为oldfd的软链接
- 返回值：
成功：最小值文件描述符(dup) / newfd的值(dup2)
失败：-1
2. 有名管道
1). 概念
又称FIFO(Fisrt In First out), 是磁盘上的一个特殊文件，没有在磁盘存储真正的信息，其所存储的信息在内存中
通信双方进程结束后，自动丢弃FIFO中的信息，但其在磁盘的文件路径本身依然存在
2). 操作
1. 创建 - mkfifo()
头文件：
#include <sys/stat.h>函数原型：
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode)参数：
pathname: FIFO文件
mode: 创建文件的属性(权限)
- 返回值：
成功：0
失败：-1
2. 读写：
| 读进程 | 写进程 | FIFO无数据 | FIFO有数据 |
|---|---|---|---|
| √ | 阻塞 | 阻塞 | |
| √ | 阻塞 | 阻塞 | |
| √ | √ | 写入 | 读出(未满，读写同时) |
| √ | √x | 即写中途退出，读直接返回0 | same |
| √x | √ | 读中途退出，写返回SIGPIPE |
same |
3. 补充
access函数
作用：
检查用户(进程)对文件的权限头文件：
#include <unistd.h>函数原型：
int access(const char *pathname, int mode)参数：
pathname: 即文件名
mode：测试的属性
mode description F_OK 该文件是否存在 R_OK 可读 W_OK 可写 X_OK 可执行 bitwise 属性(读/写/执行等)
- 返回值：
成功：0
失败：-1
4. 代码示例
1). PIPE
/*
* Filename: pipe.c
*/
#include <stdio.h>
#include <unistd.h> //for pipe()
#include <string.h> //for memset()
#include <stdlib.h> //for exit()
int main()
{
int fd[2];
char buf[20];
if(-1 == pipe(fd))
{
perror("pipe");
exit(EXIT_FAILURE);
}
write(fd[1], "hello,world", 12);
memset(buf, ' ', sizeof(buf));
read(fd[0], buf, 12);
printf("The message is: %s
", buf);
return 0;
}
2). FIFO
程序的步骤：
- 创建一个新的fifo文件
- fifo_snd.c文件负责向fifo中写入数据
- fifo_rcv.c负责从fifo中读取数据并打印
1. fifo_snd.c:
/*
*File: fifo_send.c
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <fcntl.h>
#define FIFO "/tmp/my_fifo"
int main()
{
char buf[] = "hello,world";
//`. check the fifo file existed or not
int ret;
ret = access(FIFO, F_OK);
if(ret == 0) //file /tmp/my_fifo existed
{
system("rm -rf /tmp/my_fifo");
}
//2. creat a fifo file
if(-1 == mkfifo(FIFO, 0766))
{
perror("mkfifo");
exit(EXIT_FAILURE);
}
//3.Open the fifo file
int fifo_fd;
fifo_fd = open(FIFO, O_WRONLY);
if(-1 == fifo_fd)
{
perror("open");
exit(EXIT_FAILURE);
}
//4. write the fifo file
int num = 0;
num = write(fifo_fd, buf, sizeof(buf));
if(num < sizeof(buf))
{
perror("write");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("write the message ok!
");
close(fifo_fd);
return 0;
}
2. fifo_rcv.c:
/*
*File: fifo_rcv.c
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <fcntl.h>
#define FIFO "/tmp/my_fifo"
int main()
{
char buf[20] ;
memset(buf, ' ', sizeof(buf));
//`. check the fifo file existed or not
int ret;
ret = access(FIFO, F_OK);
if(ret != 0) //file /tmp/my_fifo existed
{
fprintf(stderr, "FIFO %s does not existed", FIFO);
exit(EXIT_FAILURE);
}
//2.Open the fifo file
int fifo_fd;
fifo_fd = open(FIFO, O_RDONLY);
if(-1 == fifo_fd)
{
perror("open");
exit(EXIT_FAILURE);
}
//4. read the fifo file
int num = 0;
num = read(fifo_fd, buf, sizeof(buf));
printf("Read %d words: %s
", num, buf);
close(fifo_fd);
return 0;
}