進(jìn)程間通信之：管道

8.2管道

8.2.1管道概述

本書(shū)在第2章中介紹“ps”的命令時(shí)提到過(guò)管道，當時(shí)指出了管道是Linux中一種很重要的通信方式，它是把一個(gè)程序的輸出直接連接到另一個(gè)程序的輸入，這里仍以第2章中的“ps–ef|grepntp”為例，描述管道的通信過(guò)程，如圖8.2所示。

圖8.2管道的通信過(guò)程

管道是Linux中進(jìn)程間通信的一種方式。這里所說(shuō)的管道主要指無(wú)名管道，它具有如下特點(diǎn)。

n 它只能用于具有親緣關(guān)系的進(jìn)程之間的通信（也就是父子進(jìn)程或者兄弟進(jìn)程之間）。

n 它是一個(gè)半雙工的通信模式，具有固定的讀端和寫(xiě)端。

n 管道也可以看成是一種特殊的文件，對于它的讀寫(xiě)也可以使用普通的read()和write()等函數。但是它不是普通的文件，并不屬于其他任何文件系統，并且只存在于內核的內存空間中。

8.2.2管道系統調用

1．管道創(chuàng )建與關(guān)閉說(shuō)明

管道是基于文件描述符的通信方式，當一個(gè)管道建立時(shí)，它會(huì )創(chuàng )建兩個(gè)文件描述符fds[0]和fds[1]，其中fds[0]固定用于讀管道，而fd[1]固定用于寫(xiě)管道，如圖8.3所示，這樣就構成了一個(gè)半雙工的通道。

圖8.3Linux中管道與文件描述符的關(guān)系

管道關(guān)閉時(shí)只需將這兩個(gè)文件描述符關(guān)閉即可，可使用普通的close()函數逐個(gè)關(guān)閉各個(gè)文件描述符。

2．管道創(chuàng )建函數

創(chuàng )建管道可以通過(guò)調用pipe()來(lái)實(shí)現，表8.1列出了pipe()函數的語(yǔ)法要點(diǎn)。

表8.1 pipe()函數語(yǔ)法要點(diǎn)

3．管道讀寫(xiě)說(shuō)明

用pipe()函數創(chuàng )建的管道兩端處于一個(gè)進(jìn)程中，由于管道是主要用于在不同進(jìn)程間通信的，因此這在實(shí)際應用中沒(méi)有太大意義。實(shí)際上，通常先是創(chuàng )建一個(gè)管道，再通過(guò)fork()函數創(chuàng )建一子進(jìn)程，該子進(jìn)程會(huì )繼承父進(jìn)程所創(chuàng )建的管道，這時(shí)，父子進(jìn)程管道的文件描述符對應關(guān)系如圖8.4所示。

此時(shí)的關(guān)系看似非常復雜，實(shí)際上卻已經(jīng)給不同進(jìn)程之間的讀寫(xiě)創(chuàng )造了很好的條件。父子進(jìn)程分別擁有自己的讀寫(xiě)通道，為了實(shí)現父子進(jìn)程之間的讀寫(xiě)，只需把無(wú)關(guān)的讀端或寫(xiě)端的文件描述符關(guān)閉即可。例如在圖8.5中將父進(jìn)程的寫(xiě)端fd[1]和子進(jìn)程的讀端fd[0]關(guān)閉。此時(shí)，父子進(jìn)程之間就建立起了一條“子進(jìn)程寫(xiě)入父進(jìn)程讀取”的通道。

圖8.4父子進(jìn)程管道的文件描述符對應關(guān)系圖8.5關(guān)閉父進(jìn)程fd[1]和子進(jìn)程fd[0]

同樣，也可以關(guān)閉父進(jìn)程的fd[0]和子進(jìn)程的fd[1]，這樣就可以建立一條“父進(jìn)程寫(xiě)入子進(jìn)程讀取”的通道。另外，父進(jìn)程還可以創(chuàng )建多個(gè)子進(jìn)程，各個(gè)子進(jìn)程都繼承了相應的fd[0]和fd[1]，這時(shí)，只需要關(guān)閉相應端口就可以建立其各子進(jìn)程之間的通道。