Linux 管道pipe

一、何为管道？

管道是一种最基本的IPC机制,由pipe函数创建:
#include <unistd.h>

int pipe(int filedes[2]);

调用pipe函数时在内核中开辟一块缓冲区(称为管道)用于通信,它有一个读端一个写端,然后通过filedes参数传出给用户

程序两个文件描述符,filedes[0]指向管道的读端,filedes[1]指向管道的写端(很好记,就像0是标准输出1是标准输出⼀样)。

所以管道在用户程序看起来就像一个打开的文件,通过read(filedes[0]);或者write(filedes[1]);向这个文件读写数据其实

是在读写内核缓冲区。 pipe函数调用成功返回0,调用失败返回-1。

利用管道实现进程间通信的过程：

1. 父进程调用pipe开辟管道,得到两个文件描述符指向管道的两端。
2. 父进程调用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. 父进程关闭管道读端,子进程关闭管道写端。父进程可以往管道里写,子进程可以从管道里读,管道是用环形队列实现的,数

据从写端流入从读端流出,这样就实现了进程间通信。

二、管道的容量

方式1：通过查手册，使用命令man 7 pipe 来得知pipe capacity

管道容量为65536 / 1024 = 64kb

方式2：通过使用命令ulimit -a  来查看系统设置

所以一次输入的大小为：512Bytes * 8 = 4096Bytes

查看缓冲条目个数：cat  /usr/src/kernels/2.6.32-431.el6.i686/include/linux/pipe_fs_i.h  （红色部分因个人所使用的内核版本而异）

共有16个缓冲条目，故管道的容量为4096Bytes * 16 = 64kb

方式3：利用程序计算管道容量

运行结果：

故管道容量为65536 / 1024 = 64kb

三、管道的内部组织方式

　　在 Linux 中，管道的实现并没有使用专门的数据结构，而是借助了文件系统的file结构和VFS的索引节点inode。

通过将两个 file 结构指向同一个临时的 VFS 索引节点，而这个 VFS 索引节点又指向一个物理页面而实现的。有两个

file 数据结构，但它们定义文件操作例程地址是不同的，其中一个是向管道中写入数据的例程地址，而另一个是从管

道中读出数据的例程地址。这样，用户程序的系统调用仍然是通常的文件操作，而内核却利用这种抽象机制实现了管

道这一特殊操作。