多进程通信方式一：管道（PIPE）

进程通信(IPC)的几种方式及比较

撰文：黄显国080416

 

难得闲暇，抽空学习了一下进程通信的知识，现将这几天的所学做一下总结，以备遗忘时参考。

 

进程通信的方式：

Linux 系统继承了三种系统的进程通信模式：

1、 基于system V IPC

2、 基于UNIX IPC

3、  基于POSIX IPC

同时还包含一种socket 进程间通信，不过这种是不同处理器系统之间的一种网络通信方式，不是我所关心的。

 

方式一：管道（PIPE ）

管道分无名管道与有名管道两种

1、  无名管道。

无名管道用于具有亲缘关系的父子进程，子子进程之间的通讯。它的实现函数有
int pipe(int fd[2]);

//fd[2] 为描述符数组，包含一个读描述符与一个写描述符，在使用管道通信时，关闭某些不需要的读或写描述符，建立起单向的读或写管道，然后用read 和write 像操作文件一样去操作它即可。

 

如图便是进程1 到进程2 的一个读管道。

以下是我写的一个pipe 的验证程序，分别在父进程和父子进程里向管道写数据，然后在子进程和子子进程里读数据，当尝试改变各子进程的sleep 时间以实现渴望的同步时，会发现结果很有趣。注意创建子进程时将复制父进程的管道。

 

 

/*******************************************************************************************/
//pipe.c
//frome the example, we can see:
//用pipe创建的无名管道，父子进程，子子进程之间都可以通信，由于read
//或write默认为阻塞，而进程与进程之间又有某种意义上的同步方法；
//故而可以从下面的程序中得到一些启示。
/*****************************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
 
int main()
{
       int pipe_fd[2];
       char buf_r[100];
       char buf_rr[100];
       if(pipe(pipe_fd)<0)
       {
              printf("pipe create error\n");
              return -1;
       }
       else
              printf("pipe create success\n");
       printf("pipe_fd[0]=%d,pipe_fd[1]=%d\n",pipe_fd[0],pipe_fd[1]);
      
       if(fork()==0)//子进程
       {
              close(pipe_fd[1]);//关闭子进程的写描述符
              printf("fork()");
              //sleep(2);
              if(fork()==0)//子子进程
              {    
                     if(read(pipe_fd[0],buf_r,5)>0)
                            printf("BUF_R: in child child process,read from the pipe is %s\n",buf_r); 
                     close(pipe_fd[0]);
                     exit(0);
              }
              Else //子进程
              {
                     if(read(pipe_fd[0],buf_rr,3)>0)
                            printf("BUF_RR: in child parent process,read from the pipe is %s\n",buf_rr);
                     close(pipe_fd[0]);
                     exit(0);   
              }
       }
       else  //父进程
       {
              close(pipe_fd[0]);
              sleep(5);
              if(write(pipe_fd[1],"Hello ",5)!=-1)
                     printf("write1 parent pipe success\n"); 
              if(fork()==0)  //父子进程
              {
                     if(write(pipe_fd[1],"PIPE",5)!=-1)
                            printf("write parent child pipe success");     
                     close(pipe_fd[1]);  
                     exit(0);   
              }
              close(pipe_fd[1]);
              exit(0);
       }
}
 
2、  有名管道
有名管道可用于两个无关的进程之间的通信。它的实现函数是：
int mkfifo(const char *filename, mode_t mode)
//创建一个名为filename的管道，模式可选为读或写方式，阻塞或非阻塞方式等。
下面一个实例演示了mkfifo的使用。Fifo_read.c不断从管道文件里读数据，fifo_write.c往管道文件里写数据。改变sleep的值也会产生类似上面进程同步的问题，而会发现一些缓冲区的特性。
两个程序用gcc编译后在两个终端里运行。
//---------------------------------------------------------------------------------------------------
//fifo_read.c
//创建有名管道，演示两个不相关的进程之间的通信
//int mkfifo(const char *filename, mode_t mode)
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
 
#define FIFO "/home/huang/myfifo"
 
int main(int argc,char **argv)
{
       int fd;
       int nread;
       char buf_r[100];
       if(mkfifo("/home/huang/myfifo",O_CREAT|O_EXCL)<0)//&&(errno!=EEXIST))
       {
              perror("mkfifo:");
              printf("cann't create fifoserver\n");
              return -1;
       }
       printf("Preparing for reading bytes...\n");
       fd=open(FIFO,O_RDONLY|O_NONBLOCK,0);
       if(fd==-1)
       {
              perror("open!\n");
              exit(1);
       }
       while(1)
       {
              memset(buf_r,0,sizeof(buf_r));
              if((nread=read(fd,buf_r,sizeof(buf_r)))==-1)
              {
                     if(errno==EAGAIN)
                            printf("no data yet\n");
              }
              printf("read %s from FIFO\n",buf_r);
              sleep(1);
       }
       pause();
       unlink(FIFO);
}
 
//------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
//fifo_write.c
//创建有名管道，演示两个不相关的进程之间的通信
//int mkfifo(const char *filename, mode_t mode)
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
 
#define FIFO "/home/huang/myfifo"
 
int main(int argc, char **argv)
{
       int fd;
       char w_buf[100];
       int nwrite;
       if(argc==1)
       {
              printf("please send some message\n");
              exit(1);   
       }
       fd=open(FIFO,O_WRONLY|O_NONBLOCK,0);
       if(fd==-1)
       {
              if(errno==ENXIO)
                     printf("open error;no reading process\n");
              perror("open:");
              return -1;
       }
       memset(w_buf,'a',sizeof(w_buf));
       printf("sizeof(w_buf)=%d\n",sizeof(w_buf));
       while(1)
       {
              if((nwrite=write(fd,w_buf,strlen(w_buf)))==-1)
              {
                     if(errno==EAGAIN)
                            printf("The FIFO has not been write yet.\n");
                     perror("write");
              //     else
                     //     printf("error in writting!\n");
              }
              else
                     printf("write %s to the FIFO\n",w_buf);
              sleep(2);
       }
       close(fd);
}