Linux学习记录--匿名沟通渠道

匿名沟通渠道

管道Linux最初支持Unix IPC其中的一种形式。具有下列特征：

1.管道是半双工。数据可以仅在一个方向流动；当双方需要沟通。建设两条管线需要。

2.仅仅能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲缘关系的进程）；

什么是管道

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，而且仅仅存在与内存中。

数据的读出和写入

一个进程向管道中写的内容被管道还有一端的进程读出。写入的内容每次都加入在管道缓冲区的末尾。而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])

管道两端可分别用描写叙述字fd[0]以及fd[1]来描写叙述，须要注意的是，管道的两端是固定了任务的。即一端仅仅能用于读，由描写叙述字fd[0]表示，称其为管道读端；还有一端则仅仅能用于写，由描写叙述字fd[1]来表示，

管道的规则

1.      当管道内容长度为0时，读端将处于堵塞状态，等待写端向管道写入内容

2.      当写端数据长度小于缓冲区长度时。数据将以原子性写入缓冲区。

对读进程来说：

3.      当写端被关闭时。全部数据被读出后，read返回0。

4.      当写端未被关闭时。全部数据被读出后。读端堵塞。

对写进程来说：

5.      当读端关闭时，如写端数据长度大于管道最大长度时，写完管道长度时。产生信号SIGPIPE后退出程序。

（以存入管道的数据读进程能够读取到）

6.      当读端未被关闭时。如写端数据长度大于管道最大长度时，写完管道长度时，写端将处于堵塞状态

规则分析1

#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/wait.h>

int main() {
	int fd[2];
	pid_t cid;

	if (pipe(fd) == -1) {
		perror("管道创建失败！
");
		exit(1);
	}
	cid = fork();
	switch (cid) {
	case -1:
		perror("子进程创建失败");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		close(fd[1]);
		char message[1000];
		int num = read(fd[0], message, 1000);
		printf("子进程读入的数据是：%s,长度是=%d", message, num);
		close(fd[0]);
		break;
	default:
		close(fd[0]);
		char *writeMsg = "父进程写入的数据！
";
		sleep(10);//1
		write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg));
		close(fd[1]);
		break;
	}
	return 0;
}

[root@ Release 18$] ps -C processcomm -opid,ppid,stat,cmd

 PID  PPID STAT CMD

 5973 2488 S   /root/workspace/processcomm/Release/processcomm

 5976 5973 S   /root/workspace/processcomm/Release/processcomm

=>读端因为堵塞中。其所在进程（子进程）处于sleep状态

控制台输出

父进程工作PID=5973,PPID=2488

子进程工作PID=5976,PPID=5973

子进程读入的数据是：父进程写入的数据！

,长度是=27

规则分析2 

switch (cid) {
	case -1:
		perror("子进程创建失败");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("子进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());
		break;
	default:
		printf("父进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());

		close(fd[0]);
		const long int writesize=4000;
		char writeMsg[writesize];
		int i;
		for(i=0;i<writesize;i++)
		{
			writeMsg[i]='a';
		}
		int writenum=write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg));
		printf("父进程写入的数据长度是=%d
", writenum);
		close(fd[1]);
		wait(NULL);
		break;
	}

控制台输出

父进程工作PID=7072,PPID=2488

父进程写入的数据长度是=4001

子进程工作PID=7077,PPID=7072

规则分析3

switch (cid) {
	case -1:
		perror("子进程创建失败");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("子进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());
		close(fd[1]);
		char message[40001];
		int num = read(fd[0], message, 4001);
		printf("子进程读入的数据长度是=%d
", num);
		num = read(fd[0], message, 4000);
		printf("子进程再次读入的数据长度是=%d", num);
	    close(fd[0]);
		break;
	default:
		printf("父进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());

		close(fd[0]);
		const long int writesize = 4000;
		char writeMsg[writesize];
		int i;
		for (i = 0; i < writesize; i++) {
			writeMsg[i] = 'a';
		}
		int writenum = write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg));
		printf("父进程写入的数据长度是=%d
", writenum);
		close(fd[1]);
	//	wait(NULL);
		break;
	}

[root@ Release30$] ps -C processcomm -o pid,ppid,stat,cmd

  PID PPID STAT CMD

=>读写进程都已退出

 控制台输出

父进程工作PID=8004,PPID=2488

父进程写入的数据长度是=4001

子进程工作PID=8009,PPID=1

子进程读入的数据长度是=4001

子进程再次读入的数据长度是=0

规则分析4

switch (cid) {
	case -1:
		perror("子进程创建失败");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("子进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());
		char message[40001];
		int num = read(fd[0], message, 4001);
		printf("子进程读入的数据长度是=%d", num);
		num = read(fd[0], message, 4000);
		printf("子进程再次读入的数据长度是=%d", num);
		break;
	default:
		printf("父进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());
		close(fd[0]);
		const long int writesize = 4000;
		char writeMsg[writesize];
		int i;
		for (i = 0; i < writesize; i++) {
			writeMsg[i] = 'a';
		}
		int writenum = write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg));
		printf("父进程写入的数据长度是=%d
", writenum);
		close(fd[1]);
		break;
	}

[root@ Release29$] ps -C processcomm -o pid,ppid,stat,cmd

  PID PPID STAT CMD

 7916    1 S   /root/workspace/processcomm/Release/processcomm

=>读进程堵塞

控制台输出：

父进程工作PID=7914,PPID=2488

父进程写入的数据长度是=4001

子进程工作PID=7916,PPID=1

规则分析5

switch (cid) {
	case -1:
		perror("子进程创建失败");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("子进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());
			close(fd[1]);
		char message[65535];
		int num = read(fd[0], message, 65535);
		printf("子进程读入的数据长度是=%d", num);
	close(fd[0]);
		break;
	default:
		printf("父进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());

		close(fd[0]);
		const long int writesize = 80000;
		char writeMsg[writesize];
		int i;
		for (i = 0; i < writesize; i++) {
			writeMsg[i] = 'a';
		}
		int writenum = write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg));
		printf("父进程写入的数据长度是=%d
", writenum);
		close(fd[1]);
		wait(NULL);
		break;
	}

[root@ Release25$] ps -C processcomm -o pid,ppid,stat,cmd

  PID PPID STAT CMD

=>全部进程都以退出

控制台输出

父进程工作PID=7776,PPID=2488

子进程工作PID=7778,PPID=7776

子进程读入的数据长度是=65535

规则分析6

switch (cid) {
	case -1:
		perror("子进程创建失败");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("子进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());
		break;
	default:
		printf("父进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());
		const long int writesize=80000;
		char writeMsg[writesize];
		int i;
		for(i=0;i<writesize;i++)
		{
			writeMsg[i]='a';
		}
		int writenum=write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg));
		printf("父进程写入的数据长度是=%d
", writenum);
		wait(NULL);
		break;
	}

父进程工作PID=7309,PPID=2488

子进程工作PID=7314,PPID=7309

[root@ Release24$] ps -C processcomm -o pid,ppid,stat,cmd

  PID PPID STAT CMD

7309 2488 S   /root/workspace/processcomm/Release/processcomm

 7314 7309 Z    [processcomm]<defunct>

管道代码举例

1.   当发送信息小于管道最大长度

#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/wait.h>

int main() {
	int fd[2];
	pid_t cid;

	if (pipe(fd) == -1) {
		perror("管道创建失败！");
		exit(1);
	}
	cid = fork();
	switch (cid) {
	case -1:
		perror("子进程创建失败");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("子进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());
		close(fd[1]);
		char message[1000];
		int num;
		do {

			num = read(fd[0], message, 1000);
			printf("子进程读入的数据长度是=%d
", num);
		} while (num != 0);

		close(fd[0]);
		break;
	default:
		printf("父进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());
		close(fd[0]);
		const long int writesize = 37;
		char writeMsg[writesize];
		int i;
		for (i = 0; i < writesize-1; i++) {
			writeMsg[i] = 'a';
		}
		writeMsg[writesize-1]='';
		int writenum = write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg)+1);
		printf("父进程写入的数据长度是=%d
", writenum);
		close(fd[1]);
		break;
	}
	return 0;
}

2.   当发送信息大于管道最大长度

此样例主要应该规则6。当发送信息大于管道长度时且写进程在未所有将新数据写入管道中。写进程处于堵塞状态。直到所有数据写入管道

int main() {
	int fd[2];
	pid_t cid;

	if (pipe(fd) == -1) {
		perror("管道创建失败。");
		exit(1);
	}
	cid = fork();
	switch (cid) {
	case -1:
		perror("子进程创建失败");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("子进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());
		close(fd[1]);
		char message[1000];
		int num;
		do {
			num = read(fd[0], message, 1000);
			printf("子进程读入的数据长度是=%d
", num);
		}while(num!=0);

		close(fd[0]);
		break;
	default:
		printf("父进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());

		const long int writesize = 80000;
		char writeMsg[writesize];
		int i;
		for (i = 0; i < writesize-1; i++) {
			writeMsg[i] = 'a';
		}
		writeMsg[writesize-1]='';
		int writenum = write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg)+1);
		printf("父进程写入的数据长度是=%d
", writenum);
		close(fd[0]);
		close(fd[1]);
		break;
	}
	return 0;
}

3.   写进程多次写入

此例应用规则6，防止多次写入，写入数据长度管道最大长度

int main() {
	int fd[2];
	pid_t cid;

	if (pipe(fd) == -1) {
		perror("管道创建失败。");
		exit(1);
	}
	cid = fork();
	switch (cid) {
	case -1:
		perror("子进程创建失败");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("子进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());
		close(fd[1]);
		char message[1000];
		int num;
		do {
			num = read(fd[0], message, 1000);
			if (num > 0) {
				printf("子进程读入的数据长度是=%d %s
", num, message);
			}

		} while (num != 0);

		close(fd[0]);
		break;
	default:
		printf("父进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());

		const long int writesize = 10;
		char writeMsg[writesize];
		int i;
		for (i = 0; i < writesize - 1; i++) {
			writeMsg[i] = 'a';
		}
		writeMsg[writesize - 1] = '';
		int writenum = write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg));
		printf("父进程写入的数据长度是=%d
", writenum);

		char *newmsg = "helloworld";
		writenum = write(fd[1], newmsg, strlen(newmsg) + 1);
		printf("父进程再次写入的数据长度是=%d
", writenum);
		close(fd[0]);
		close(fd[1]);
		break;
	}
	return 0;
}

4.   兄弟间的管道通讯

int main() {
	int fd[2];
	pid_t cid, did;

	if (pipe(fd) == -1) {
		perror("管道创建失败！");
		exit(1);
	}
	cid = fork();
	switch (cid) {
	case -1:
		perror("兄进程创建失败");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("兄进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());
		close(fd[1]);
		char message[1000];
		int num;
		do {
			num = read(fd[0], message, 1000);
			if (num > 0) {
				printf("兄进程读入的数据长度是=%d,%s
", num, message);
			}

		} while (num != 0);

		close(fd[0]);
		break;
	default:
		did = fork();
		if (did == 0) {
			printf("弟进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());

			const long int writesize = 10;
			char writeMsgs[writesize];
			int i;
			for (i = 0; i < writesize - 1; i++) {
				writeMsgs[i] = 'a';
			}
			writeMsgs[writesize - 1] = '';
			int writenum = write(fd[1], writeMsgs, strlen(writeMsgs) + 1);
			printf("弟进程写入的数据长度是=%d
", writenum);
			close(fd[0]);
			close(fd[1]);
		} else if (did == -1) {
			perror("弟进程创建失败！");
			exit(3);

		}

		break;
	}
	return 0;
}

5.   父子双通道管道通讯

int main() {
	int fd[2], backfd[2];
	pid_t cid;

	if (pipe(fd) == -1) {
		perror("管道创建失败！");
		exit(1);
	}
	if (pipe(backfd) == -1) {
		perror("管道创建失败！");
		exit(2);
	}
	cid = fork();
	switch (cid) {
	case -1:
		perror("子进程创建失败");
		exit(2);
		break;
	case 0:
		printf("子进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());
		close(fd[1]);
		char message[10000];
		int num;

		do {

			num = read(fd[0], message, 10000);
			printf("子进程读入的数据长度是=%d
", num);
		} while (num != 0);

		close(fd[0]);

		close(backfd[0]);
		char *msg1 = "消息返回成功啊！
";
		write(backfd[1], msg1, strlen(msg1) + 1);
		close(backfd[1]);
		break;
	default:
		printf("父进程工作PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());

		const long int writesize = 80000;
		char writeMsg[writesize];
		int i;
		for (i = 0; i < writesize - 1; i++) {
			writeMsg[i] = 'a';
		}
		writeMsg[writesize - 1] = '';
		int writenum = write(fd[1], writeMsg, strlen(writeMsg) + 1);
		printf("父进程写入的数据长度是=%d
", writenum);
		close(fd[0]);
		close(fd[1]);
		close(backfd[1]);
		char msg2[1000];
		int num1 = read(backfd[0], msg2, 1000);
		printf("返回消息：%s", msg2);
		close(backfd[0]);
		break;
	}
	return 0;
}