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linux行程間的管道通信

2021-12-30 06:05:16 作業系統

1.行程間通信的概述

           什么是行程間通信?什么是執行緒間通信?

           行程間通信:在用戶空間實作行程間通信是不可能的,通過Linux內核通信,

           執行緒間通信:可以通過用戶空間就可以實作,比如通過全域變數通信,

2.Linux使用的行程間通信方式

           管道通信:無名管道、有名管道(檔案系統中有檔案名)

           信號通信

           IPC(inter-Process Communitcation)通信:共享記憶體、訊息佇列、信號燈

           套接字(socket)

3.行程通信的思想

  行程間通信每一種通信方式都是基于檔案IO的思想

  Open:功能:創建或打開行程通信物件(函式可能不一樣,形式一樣)

  Write:功能:向行程中心寫入內容,(函式可能不一樣,形式一樣)

  Read:功能:從行程通信物件中讀取內容,(函式可能不一樣,形式一樣)

  Close:功能:關倍訓者洗掉行程通信物件,(函式可能不一樣,形式一樣)

4.管道通信

  1. 管道通信可分為無名管道(pipe)和有名管道(FIFO),無名管道可用于具有親緣關系行程間的通信;有名管道除具有管道相似的功能外,它還允許無親緣關系行程使用,
  2. 管道的結構是個順序佇列,
  3. 管道中的東西,讀完了就洗掉了,如果管道中沒有東西,就會讀阻塞,
  4. 如果管道寫滿了,也會寫阻塞,
  5. 有名管道檔案不占用記憶體空間,只是一個檔案描述符,只有當呼叫open函式去打開的管道檔案的的時候,才會在內核空間開辟一段快取,行程結束空間會自動釋放,
  6. 無名管道不存在檔案節點,只能實作有親緣關系間行程的通信,無名存在檔案節點,但是不占用記憶體空間,可實作無親緣關系行程間的通信,

5.管道通信示意圖

 

6.管道的使用

                                                                 無名管道的創建

所需頭檔案

#include<unistd.h>

函式原型

int pipe(int fd[2])

函式引數

兩個檔案描述符,f[0]用來讀,f[1]用來寫,

函式回傳值

成功0,失敗-1

 

                                                                 有名管道的創建

所需頭檔案

#include<unistd.h>

函式原型

int mkfifo(const char *filename, mode_t mode);

函式引數

filename:創建的管道檔案名

mod:檔案權限

函式回傳值

成功0,失敗-1

 

                                                                 管道讀寫、打開、關閉

                                                                 可直接呼叫系統IO函式write()進行寫,read()進行,open打開、close關閉

                                                                 open函式

所需頭檔案

#include <fcntl.h>

函式原型

int open(const char* pathname, int flags, mode_t mode);

函式引數

pathname:檔案名

flag: O_RDONLY(只讀)、O_WRONLY(只寫)

    O_RDWR(讀寫)

mod:檔案權限

函式回傳值

成功0,失敗-1

 

                                                                  close函式

所需頭檔案

#include <fcntl.h>

函式原型

int close(int fd);

函式引數

fd:檔案描述符

函式回傳值

成功0,失敗-1

 

                                                                  read函式

所需頭檔案

#include <fcntl.h>

函式原型

ssize_t read(int fd, void * buf, size_t count);

函式引數

fd:檔案描述符

buf:讀到哪

count:讀多少個位元組

函式回傳值

回傳值為實際讀取到的位元組數, 如果回傳0, 表示已到達檔案尾或是無可讀取的資料

 

                                                                  write函式

所需頭檔案

#include <fcntl.h>

函式原型

ssize_t write (int fd, const void * buf, size_t count);

函式引數

fd:檔案描述符

buf:寫資料

count:寫多少個位元組

函式回傳值

如果順利write()會回傳實際寫入的位元組數(len),當有錯誤發生時則回傳-1,錯誤代碼存入errno中

 

7.無名管道程式示例

無名管道代碼運行預期結果是父行程先列印,在到子行程列印,

 1 #include"stdio.h"
 2 #include"unistd.h"
 3 #include"sys/types.h"
 4 #include"fcntl.h"
 5 int main()
 6 {
 7     int pid;
 8     int i;
 9     int fd[2];
10     int flag = 0;
11     if (pipe(fd) < 0)
12     {
13         printf("creat pipe fail\n");
14     }
15     
16     pid = fork();
17     if (pid > 0)
18     {
19         for(i=0;i<5;i++)
20         {
21             printf("this is father process\n");
22             usleep(100);
23         }
24         
25         flag = 1;
26         write(fd[1], &flag, 1);
27         sleep(1);
28     }
29     
30     if (pid == 0)
31     {
32         read(fd[0], &flag, 1);
33         while(flag == 0);
34         for(i=0;i<5;i++)
35         {
36             printf("this is child process\n");
37             usleep(100);
38         }
39     }
40 }

8.有名管道程式示例

改程式有兩個.c檔案,fifoB.c是讀端程式,fifiA.c是寫端程式,此外還需要在當前目錄創建一個myfifo的管道檔案,編譯完先運行讀端程式,然后在運行寫端程式,程式運行的結果寫端先列印,讀端后列印,

 1 //fifoA.c 寫端代碼
 2 
 3 #include"stdio.h"
 4 #include"unistd.h"
 5 #include"fcntl.h"
 6 int main()
 7 {
 8     int i;
 9     char flag = 0;
10     int fd;
11     fd = open("./myfifo", O_RDWR);
12     if (fd < 0)
13     {
14         printf("open faild\n");
15         return -1;
16     }
17     
18     for(i = 0; i < 5; i++)
19     {
20         printf("this is A process\n");
21         sleep(1);
22     }
23     flag = 1;
24     write(fd, &flag, 1);
25     while(1);
26     
27 }
 1 //fifoB.c 讀端代碼
 2 
 3 #include"stdio.h"
 4 #include"unistd.h"
 5 #include"fcntl.h"
 6 int main()
 7 {
 8     int i;
 9     char flag = 0;
10     int fd;
11     fd = open("./myfifo", O_RDWR);
12     
13     if (fd < 0)
14     {
15         printf("open falid\n");
16         return -1;
17     }
18     read(fd, &flag, 1);
19     while(flag = 0);
20     for(i = 0; i < 5; i++)
21     {
22         printf("this is B process\n");
23         sleep(1);
24     }
25     
26 }

 

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