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门户网站建设报价,百度官方营销推广平台,如何注册一家网站建设公司,wordpress 默认页面自适应根据上节所讲就可以了解到:管道其实就是实现进程间通讯IPC中的一种类型方法 基本概念(无名管道) 管道是一种最基本的IPC机制,通常指无名管道,也是UNIX系统IPC最古老的形式。管道只能作用于有血缘关系的进程之间&…

根据上节所讲就可以了解到:管道其实就是实现进程间通讯IPC中的一种类型方法

基本概念(无名管道)

管道是一种最基本的IPC机制,通常指无名管道,也是UNIX系统IPC最古老的形式。管道只能作用于有血缘关系的进程之间,完成数据传递。调用pipe系统函数即可创建一个管道。有如下特质:

  1. 其本质是一个伪文件(实为内核缓冲区),可以使用普通的read,write等函数进行读写
  2. 由两个文件描述符引用,一个表示读端,一个表示写端
  3. 规定数据从管道的写端流入管道,从读端流出

管道的原理

管道实为内核使用环形队列机制,借助内核缓冲区(4k)实现。

管道的局限性

  • 数据一旦被读走,便不在管道中存在,不可反复读取
  • 由于管道采用半双工通信方式。因此,数据只能在一个方向上流动

所谓半双工,其实在讲串口的时候就提到过,也就是同一时间要么只能写要么只能读,不能同时写和读。 对于进程通讯就是:父进程写的时候子进程只能读;子进程写的时候父进程只能读。

  • 只能在有公共祖先的进程间使用管道

( 常见的通信方式有,单工通信、半双工通信、全双工通信 

pipe函数(无名管道)

当成功调用pipe函数时,会创建两个文件描述符,fd[0] -> 读(r)fd[1]-> 写(w)之后如果想要向管道写数据就往fd[1]里面写,如果想从管道读数据就从fd[0]里面读!

如果要关闭管道,只需要关闭这两个文件描述符就可以了。

需要添加的库

 #include <unistd.h>

函数原型

int pipe(int pipefd[2]);

函数参数

  • pipefd[2]:表示一个包含两个文件描述符的数组,也就是上面提到分别代表读和写的 fd[0] 和 fd[1]
  • 返回值:若成功返回0,失败则返回-1

实操演示

创建一个名为'IPC"的文件夹,关于各种IPC的学习代码都放在这个文件夹下:

注意,由于fork函数会拷贝一份一样的程序给子进程,所以管道的创建应该在fork之前,这样父子进程就都有了fd[0]和fd[1],并且由于管道指向内核,所以父子进程的fd[0]和fd[1]是相同的。

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>int main()
{int fd[2];pid_t fork_return;char *writebuf = "mjmmjmmm";char readbuf[1024] = {0};if(pipe(fd) == -1){printf("pipe error\n");}fork_return = fork();if(fork_return > 0){//fatherclose(fd[0]);//ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);write(fd[1],writebuf,strlen(writebuf));wait(NULL);}else if(fork_return == -1){//errorprintf("fork error\n");}else{//sonclose(fd[1]);//ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);read(fd[0],&readbuf,1024);printf("read from pipe:%s\n",readbuf);exit(1);}return 0;
}

实现效果

基本概念(有名管道)

FIFO,也称为命名管道,它是一种文件类型。

有名管道的特点

  • FIFO可以在无关的进程之间交换数据,与无名管道不同
  • FIFO有路径名与之相关联,它以一种特殊设备文件形式存在于文件系统中

mkfifo函数(有名管道) 

需要添加的库

#include <sys/stat.h>

函数原型

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

函数参数

  • pathname:文件路径
  • mode:mode 参数与open函数中的 mode 相同。一旦创建了一个 FIFO,就可以用一般的文件I/O函数操作它

关于open函数中的mode:

其中较为常用的是:

  • S_IRWXU:对主用户来说可读,可写,可执行
  • S_IRUSR:对主用户来说可读
  • S_IWUSR:对主用户来说可写
  • S_IXUSR:对主用户来说可执行

详见:Linux 系统编程 开篇/ 文件的打开/创建_mjmmm的博客-CSDN博客

  • 返回值:成功返回0,出错返回-1

既然可以用一般文件的I/O函数操作它,就意味可以使用open来打开,而open中的第二个参数flag中有一个选项是“O_NONBLOCK”,这是非阻塞标志

  • 若没有指定O_NONBLOCK(默认),只读 open 要阻塞到某个其他进程为写而打开此 FIFO。类似的,只写 open 要阻塞到某个其他进程为读而打开它

  • 若指定了O_NONBLOCK,则只读 open 立即返回。而只写 open 将出错返回 -1 如果没有进程已经为读而打开该 FIFO,其errno置ENXIO。

参考:进程间通信(一)管道的pipe函数 FIFO的mkfifo函数_mkfifo 多进程_点灯小哥的博客-CSDN博客

实操演示

FIFO的通讯方式类似于在进程中使用文件来传输数据,只不过FIFO类型文件同时具有管道的特性。在数据读出时,FIFO管道中同时清除数据,并且“先进先出”

fifo1.c:(只读open FIFO,并不设“O_NONBLOCK”

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>int main()
{if(mkfifo("./fifo",S_IRWXU) == -1 && errno != EEXIST) //如果创建失败 且 没有已存在的FIFO{printf("mkfifo failed\n");perror("why");}int fd = open("./fifo",O_RDONLY); //only readprintf("open success\n");return 0;
}

实现效果1:

可见,由于没有设置O_NONBLOCK,且没有进程只写打开FIFO,所以只读打开FIFO会一直阻塞

fifo2.c:(只读open FIFO,并设置“O_NONBLOCK”

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>int main()
{if(mkfifo("./fifo",S_IRWXU) == -1 && errno != EEXIST){printf("mkfifo failed\n");perror("why");}int fd = open("./fifo",O_RDONLY|O_NONBLOCK); //only readprintf("open success\n");return 0;
}

实现效果2:

 

可见,由于加上了O_NONBLOCK,虽然没有进程只写打开FIFO,但是只读打开不会阻塞而是立刻返回,并执行了printf 

fifo3.c & fifo4.c:(创建两个进程,fifo3一直写,fifo4一直读)

fifio3.c:(一直写)
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>int main()
{char *str = "mjmmmmjjm";int fd = open("./fifo",O_WRONLY); //only writeprintf("open success\n");while(1){write(fd,str,strlen(str));sleep(1);}close(fd);return 0;
}
fifo4.c:(一直读)
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>int main()
{char buf[30] = {0};int nread = 0;if(mkfifo("./fifo",S_IRWXU) == -1 && errno != EEXIST){printf("mkfifo failed\n");perror("why");}int fd = open("./fifo",O_RDONLY); //only readprintf("read open success\n");while(1){read(fd,&buf,30);printf("read %d byte from fifo,context: %s\n",nread,buf);}close(fd);return 0;
}

实现效果3:

先编译并运行fifo4.c:

可见没有进程只写打开FIFO,所以一直阻塞

然后再新的窗口编译并运行fifo3.c:

此时有进程只写打开FIFO并每隔一秒向其中写入数据

此时再观察fifo4.c的输出:

 

此时只读FIFO不再阻塞,并每隔一秒读到只写FIFO写入的数据! 

上述例子可以扩展成 客户进程—服务器进程 通信的实例负责写的fifo3.c的作用类似于客户端,可以打开多个客户端向一个服务器发送请求信息,负责读的fifo4.c类似于服务器,它适时监控着FIFO的读端,当有数据时,读出并进行处理,但是有一个关键的问题是,每一个客户端必须预先知道服务器提供的FIFO接口,下图显示了这种安排:

 

http://www.tj-hxxt.cn/news/83467.html

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