Linux進程間通信---管道和有名管道

一、管道

    管道：管道是一種半雙工的通信方式，數據只能單方向流動，而且只能在具有親緣關系的進程間使用，因為管道

傳遞數據的單向性，管道又稱為半雙工管道。進程的親緣關系通常是指父子進程關系。

    管道的特點決定了其使用的局限性：

• 數據只能由一個進程流向另一個進程（其中一個為寫管道，另一個為讀管道）；如果要進行全雙工通信，需要

建立兩個管道。

• 管道只能用於父子進程或者兄弟進程間的通信，也就是說管道只能用於具有親緣關系的進程間的通信，無親緣

關系的進程不能使用管道。

    管道的創建：

    Linux下創建管道可以通過函數pipe來完成。該函數如果調用成功則返回0，並且數組中將包含兩個新的文件描述符;

如果有錯誤發生，返回-1，該函數返回兩個文件描述符：pipefd[0]和pipefd[1]。前者打開來讀，后者打開來寫。該函

數的原型為：

    #include <fcntl.h>

    #include <unistd.h>

    int pipe(int pipefd[2]);

1. 下面是通過建立管道和創建父子進程間的通信：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>

int main()
{
    int fd[2];
    pid_t pid;
    int ret;
    ret= pipe(fd);
    if(ret== -1)
    {
        perror("pipe.\n");
        exit(1);
    }
    pid= fork();
    if(pid== -1)
    {
        perror("fork.\n");
        exit(1);
    }
    else if(pid== 0)
    {
        char buff[256];
        close(fd[1]);
        read(fd[0],buff,256);
        printf("Form parent say: %s\n",buff);
        close(fd[0]);
    }
    else
    {
        char *say= "Hello Linux.";
        close(fd[0]);
        write(fd[1],say,strlen(say)+ 1);
        close(fd[1]);
        int status;
        wait(&status);
    }
    return 0;
}

                                      

    這是父子進程間利用管道進行通信的一個例子。

2. 下面是通過建立兩個管道來實現父子進程間全雙工通信：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>

int main()
{
    char *parent_talk[]= {"Hello","Can you tell me what time is it?","Ok,I must go,Bye",NULL};
    char *child_talk[]= {"Hi","No problem","See you,Bye",NULL};
    int fd1[2],fd2[2];
    pid_t pid;
    int ret;
    ret= pipe(fd1);
    if(ret== -1)
    {
        perror("pipe1.\n");
        exit(1);
    }
    ret= pipe(fd2);
    if(ret== -1)
    {
        perror("pipe2.\n");
        exit(1);
    }
    pid= fork();
    if(pid== -1)
    {
        perror("fork.\n");
        exit(1);
    }
    else if(pid== 0)
    {
        char buff[256];
        close(fd1[1]);
        close(fd2[0]);
        int i= 0;
        char *talk= child_talk[i];
        while(talk!= NULL)
        {
            read(fd1[0],buff,256);
            printf("Parent say: %s\n",buff);
            write(fd2[1],talk,strlen(talk)+ 1);
            talk= child_talk[++i];
        }
        close(fd1[0]);
        close(fd2[1]);
    }
    else 
    {
        char buff[256];
        close(fd1[0]);
        close(fd2[1]);
        int i= 0;
        char *talk= parent_talk[i];
        while(talk!= NULL)
        {
            write(fd1[1],talk,strlen(talk)+ 1);
            read(fd2[0],buff,256);
            printf("Child say: %s\n",buff);
            talk= parent_talk[++i];
        }
        close(fd1[1]);
        close(fd2[0]);
        int status;
        wait(&status);
    }
    return 0;
}

 

                             

    這是通過建立兩個管道來實現父子進程間全雙工通信的例子。

二、有名管道      

    管道的有一個不足之處是沒有名字，因此，只能用於具有親緣關系的進程間通信，在有名管道(FIFO)提出后，該

限制得到了克服。FIFO不同於管道之處在於它提供一個路徑名與之關聯，以FIFO的文件形式存儲於文件系統中。有名

管道是一個設備文件，因此，即使進程與創建FIFO的進程不存在親緣關系，只要可以訪問該路徑，就能夠通過FIFO相

互通信。需要注意的是，FIFO總是按照先進先出的原則工作，第一個被寫入的數據將首先從管道中讀出。

    有名管道的創建：

    Linux下有兩種方式創建有名管道。一是在Shell下交互地建立一個有名管道，二是在程序中使用系統函數建立有

名管道。Shell方式下可使用mkfifo或mknod命令。創建有名管道的系統函數有兩個：mkfifo和mknod。兩個函數均定義

在頭文件sys/stat.h中，函數的原型為：

    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    int mkfifo(const char *pathname,mode_t mode);

    int mknod(const char *pathname,mode_t mode,dev_t dev);

    函數mkfifo參數中pathname為創建的有名管道的全路徑名；mode為創建的有名管道的模式，指明其存取權限；函

數mknod參數中pathname為創建的有名管道的全路徑名；mode為創建的有名管道的模式，指明其存取權限；dev為設

備值，該值取決於文件創建的種類，它只在創建設備文件時才會用到。這兩個函數調用成功都返回0，失敗都返回-1。

    下面是使用有名管道建立一個客戶端/服務器的例子：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>
#define BUFFER_SIZE 256
const char *write_fifo= "write_fifo";
const char *read_fifo= "read_fifo";

int main()
{
    if(access(write_fifo,F_OK))
    {
        int ret= mkfifo(write_fifo,0755);
        if(ret== -1)
        {
            perror("mkfifo");
            exit(1);
        }
    }
    int write_fd= open(write_fifo,O_WRONLY);
    if(write_fd== -1)
    {
        perror("open write_fifo.");
        exit(1);
    }
    int read_fd;
    while(1)
    {
        read_fd= open(read_fifo,O_RDONLY);
        if(read_fd== -1)
        {
            sleep(1);
            continue;
        }
        break;
    }
    char sendbuf[BUFFER_SIZE];
    char recvbuf[BUFFER_SIZE];
    while(1)
    {
        printf("Ser:");
        scanf("%s",sendbuf);
        if(strcmp(sendbuf,"quit")== 0)
        {
            unlink(write_fifo);
            break;
        }
        write(write_fd,sendbuf,strlen(sendbuf)+ 1);
        read(read_fd,recvbuf,BUFFER_SIZE);
        printf("Cli:%s\n",recvbuf);
    }
    close(write_fd);
    close(read_fd);
    return 0;
}

 

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>
#define BUFFER_SIZE 256
const char *write_fifo= "write_fifo";
const char *read_fifo= "read_fifo";

int main()
{
    int read_fd= open(write_fifo,O_RDONLY);
    if(read_fd== -1)
    {
        perror("open write_fifio.");
        exit(1);
    }
    if(access(read_fifo,F_OK))
    {
        int ret= mkfifo(read_fifo,0755);
        if(ret== -1)
        {
            perror("mkfifo");
            exit(1);
        }
    }
    int write_fd= open(read_fifo,O_WRONLY);
    if(write_fd== -1)
    {
        perror("open read_fifo.");
        exit(1);
    }
    char sendbuf[BUFFER_SIZE];
    char recvbuf[BUFFER_SIZE];
    while(1)
    {
        read(read_fd,recvbuf,BUFFER_SIZE);
        printf("Ser:%s\n",recvbuf);
        printf("Cli:");
        scanf("%s",sendbuf);
        if(strcmp(sendbuf,"quit")== 0)
        {
            unlink(read_fifo);
            break;
        }
        write(write_fd,sendbuf,strlen(sendbuf)+ 1);
    }
    close(write_fd);
    close(read_fd);
    return 0;
}