进程间通信对管道读写的理解

pmdxx

                                                               
       
       
       
       
       
       
   

在linux
        进程间通信的几种主要手段中。其中管道和有名管道是最早的进程间通信机制之一，
管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具
有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信。
管道具有以下特点：
管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；需要双方通信时，需要建立起两个管道；
只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲缘关系的进程）；
单独构成一种独立的文件系统：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，并且只存在与内存中。
               
数据的读出和写入：
一个进程向管道中写的内容被管道另一端的进程读出。写入的内容每次都添加在管道缓冲区
的末尾，并且每次都是从缓冲区的头部读出数据。
然而 管道应用的一个重大限制是它没有名字，因此，只能用于具有亲缘关系的进程间通信，
在有名管 道（named
        pipe或FIFO）提出后，该限制得到了克服。FIFO不同于管道之处在于它
提供一个路径名与之关联，以FIFO的文件形式存在于文件系统中。这样，即
        使与FIFO的创建
进程不存在亲缘关系的进程，只要可以访问该路径，就能够彼此通过FIFO相互通信（能够访问
该路径的进程以及FIFO的创建进程之
        间），因此，通过FIFO不相关的进程也能交换数据。
值得注意的是，FIFO严格遵循先进先出（first
        in first out），对管道及FIFO的读总是从
开始处返回数据，对它们的写则把数据添加到末尾。它们不支持诸如lseek()等文件定位操作。
管道的创建
#include
int pipe(int fd[2])
fd为filedescriptors的缩写，其为一个二元数组，用于存放pipe函数所创建管道的两个
文件描述符，fd[0]存放管道读取端的文件描述符，fd[1]用于存放管道写入端的文件描述符。
函数创建的管道的两端处于一个进程中间，在实际应用中没有太大意义，因此，一个进程在由
pipe()创建管道后，一般再fork一个子进程，需要是调用exec函数族使子进程执行所需程序
。然后通过管道实现父子进程间的通信（因此也不难推出，只要两个进程中存在亲缘关系，这
里的亲缘关系指的是具有共同的祖先，都可以采用管道方式来进行通信）。

      有名管道的创建
      #include
      #include
      int mkfifo(const char * pathname, mode_t mode)
      该函数的第一个参数是一个普通的路径名，也就是创建后FIFO的名字。第二个参数与打开普通文件
      的open()函数中的mode 参数相同。
      如果mkfifo的第一个参数是一个已经存在的路径名时，会返回EEXIST错误，所以一般典型的调用
      代码首先会检查是否返回该错误，如果确实返回该错误，那么只要调用打开FIFO的函数就可以了。
      一般文件的I/O函数都可以用于FIFO，如close、read、write等等。
      认清管道和有名管道的读写规则是在程序中应用它们的关键，下面就对管道和有名管道的读写规则
      做的一点总结：
   
      1、管道的读写规则：
       如果管道的写端不存在，则认为已经读到了数据的末尾，读函数返回的读出字节数为0；
       当管道的写端存在时，如果请求的字节数目大于PIPE_BUF，则返回管道中现有的数据字节数，如果
       请求的字节数目不大于PIPE_BUF，则返回管道中现有数据字节数。

       向管道中写入数据时，linux将不保证写入的原子性，管道缓冲区一有空闲区域，写进程就会试图向
       管道写入数据。如果读进程不读走管道缓冲区中的数据，那么写操作将一直阻塞。
       2、有名管道比管道多了一个打开操作：open。
       FIFO的打开规则：
       如果当前打开操作是为读而打开FIFO时，若已经有相应进程为写而打开该FIFO，则当前打开
       操作将成功返回；否则，可能阻塞直到有相应进程为写而打开该FIFO（当前打开操作设置了
       阻塞标志）；或者，成功返回（当前打开操作没有设置阻塞标志）。
       如果当前打开操作是为写而打开FIFO时，如果已经有相应进程为读而打开该FIFO，则当前
       打开操作将成功返回；否则，可能阻塞直到有相应进程为读而打开该FIFO（当前打开操作
       设置了阻塞标志）；或者，返回ENXIO错误（当前打开操作没有设置阻塞标志）。
         
从FIFO中读取数据：如果有进程写打开FIFO，且当前FIFO内没有数据，则对于设置了阻塞标志
           的读操作来说，将一直阻塞。
         
读打开的阻塞标志只对本进程第一个读操作施加作用，如果本进程内有多个读操作序列，则
       在第一个读操作被唤醒并完成读操作后，其它将要执行的读操作将不再阻塞，即使在执行读
       操作时，FIFO中没有数据也一样（此时，读操作返回0）。
       如果没有进程写打开FIFO，则设置了阻塞标志的读操作会阻塞。
       由于使用有名管道时，需要在两个将进行通信的进程中分别打有名名管道，因此，当一个进
       程度打开(或写打开)一个有名管道而没有其他进程写打开(或读打开)此有名管道时，该进程  
         就会进入阻塞状态，直到另一个进程写打开（或读打开）此有名管道。删除一个有名管道可  
         以用unlink()。
就下面程序来说说对管道读写的理解
#include
#include
#include
main()
{
        int pipe_fd[2];
        pid_t pid;
        char r_buf[100];
        char w_buf[4];
        char* p_wbuf;
        int r_num;
        int cmd;
        
        memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));
        memset(w_buf,0,sizeof(r_buf));
        p_wbuf=w_buf;
        if(pipe(pipe_fd)0)
        {
        close(pipe_fd[0]);//read
        strcpy(w_buf,"111");
        if(write(pipe_fd[1],w_buf,4)!=-1)
                printf("parent write over\n");
        close(pipe_fd[1]);//write
                printf("parent close fd[1] over\n");
        sleep(10);
        }      
}
父进程关闭读入大端，确保父进程只能往里面写入数据，当数据写完时，关闭数据写入端，
父进程写入管道的数据一直存在，直到被读入为止。而子进程关闭写入端，确保只能读出数据，
在此之前，子进程沉睡是为了等待父进程写入数据，当子进程读完数据时关闭数据读入端。至此
两个亲缘关系间的进程通信算是完毕了。
注：如果子进程的读入端被关闭，则会发生错误，因此，在向管道写入数据时，至少应该存在某一个进程，
其中管道读端没有被关闭，否则就会出现错误。（这说明了管道写端对读端存在的依赖性）
               
               
               
               
               
               
               
               

本文来自ChinaUnix博客，如果查看原文请点：http://blog.chinaunix.net/u2/74012/showart_1091009.html