进程间通信——管道文件

一、进程间通讯

1、概念：

    每个进程各自有不同的进程地址空间，任何一个进程的全局变量在另一个进程中都不能访问，所以进程之间要交换数据必须通过内核，在内核中开辟一块缓冲区，P1进程把要交换的数据从用户空间拷到内核缓冲区，P2进程再从内核缓冲区把数据读走。如下图所示。内核提供的这种机制称为进程间通信（IPC,InterProcess Communication ）

2、方式

  能够实现进程间通信的方法有：管道、信号量、消息队列、共享内存、socket

二、管道

  管道是数据交换的通道、桥梁。管道允许在进程之间按先进先出的方式传送文件，是进程间通信的一种常见的方式。

 1、管道分为 FIFO有名管道（文件）和 pipe无名管道

   无名管道：用于相关进程（拥有一个共同的创建了它们的祖先进程）之间的通信，如父子进程。

   有名管道：可以应用于任何进程之间。

三、有名管道

  1、有名管道（文件）：是一种特殊的文件，管道文件仅仅在文件系统目录树中存在的一个标示，并不需要存储  数据，不在磁盘占据空间（在磁盘上有对应的节点，但没有数据块，也就是说只是拥有一个名字和相应的访问权  限）；当使用管道文件进行进程间通信时，在内存中开辟空间供使用；

  2、管道文件的创建及操作

   （1）创建管道文件命令：  mkfifo filename

      代码中创建管道文件的函数： mkfifo();

   （2） open:打开管道

       read:读管道内容

       write:向管道发送数据

       close:关闭管道

  3、注意：（1）有名管道，如果一个进程以只写打开，进程会在open阻塞运行，直到另一个进程以只读打开； 同理如果一个进程以只读打开，进程也会在open阻塞运行，直到另一个进程以只写打开；因此，当管道文件同时以读、写方式打开才有意义！

       （2）read端会阻塞运行，直到写端写入数据或者写端关闭。

四、无名管道

 1、无名管道：仅能应用于相关进程之间，不存在管道文件，实现依赖父子进程文件共享；

  2、无名管道的创建：int pipe(int fd[2])函数  // fd[0]为读端，fd[1]为写端；

      建立无名管道用pipe函数，一个管道就如一个打开的文件，主要包括2个file结构——分别用于读和写

 3、无名管道操作时，建立无名管道用pipe函数。管道操作分为以下步骤：

  （1）父进程调用pipe函数开辟管道，得到两个文件描述符指向管道的两端；

  （2）父进程用fork创建子进程，那么子进程也有两个文件描述符指向同一管道；

  （3）父进程关闭管道文件读端，子进程关闭写端。父进程可以往管道里写数据，子进程可以从管道中读数据，这样就在父子进程之间建立管道，实现进程间通信。