进程间通信（IPC Interprocess Communication）

进程和进程之间的通信只能通过内核，在内核中提供一块缓冲区进行通信。内核提供的这种机制叫做IPC
在进程间完成数据传输需要借助操作系统提供的特殊方法，如：文件（开销较大，稳定性低）、管道（使用简单）、信号（开销最小）、共享内存（共享映射区，可以完成没有血缘关系的进程之间的　通信）、消息队列、本地套接字（复杂，较难，最稳定）、命名管道等。

管道

进程的内存在虚拟内存上互不相关，但是有血缘关系的进程在物理内存上，进程的内核区在同一片区域。离得很近。

管道是一种最基本的IPC机制。作用于有血缘关系的进程之间，完成数据传递。

特征：

• 本质是一个伪文件（实际上是内核缓冲区）
  Linux操作系统中实际上有七中数据类型（-,d,l,s,b,p,c）,其中只有文件、目录和符号链接占用磁盘空间，符号链接当路径不是非常长的时候保存在inode中，其他类型都是伪文件，不占用实际存储空间
• 由两个文件描述符引用，一个一个表示读端，一个表示写端
• 规定数据从管道的写端流入管道，从读端读出数据。
  原理：管道实际上是内核使用环形队列机制，借助内核缓冲区（4K）实现，即一般是八个扇区
  圆形的磁盘被划分为多个扇区，每个扇区512字节。一个文件最少占用一个扇区。

因为是由队列实现的，所以我们不能进行多次读取，而且只能是固定方向传送文件。

局限性：

• 数据不能同时读写
• 数据一旦读走便不在管道中存在，不可重读读取数据
• 数据采用半双工通信方式（数据只能在一个方向流动的通信方式，还有双向全双工、双向半双工、单工通信）
• 只能在有公共祖先的进程（有血缘关系的进程）间使用管道

pipe函数

头文件：#include<unistd.h>
函数声明：int pipe(int pipefd[2]);
规定fd[0]读,fd[1]写
返回值：成功返回0，失败返回-1,同时设置erron
为了保证管道的单向流动性需要在进程中关闭一部分文件描述符。
从管道中读取数据时当管道中没有数据将会自动阻塞，直到有数据写入。

读管道：

• 如果管道中有数据，则read返回实际读到的字节数
• 如果管道中没有数据，若写端关闭，read返回0，如果仍有写端打开，则阻塞等待写入。

写管道：

• 如果读端全关闭，则进程异常终止（SIGPIPE信号）
• 如果读端打开，若管道未满，则写入数据，返回写入字节数。若管道已满，则阻塞（这种情况很少出现）。

当写进程向管道中写入时，它利用标准的库函数write()，系统根据库函数传递的文件描述符，可找到该文件的 file 结构。file 结构中指定了用来进行写操作的函数（即写入函数）地址，于是，内核调用该函数完成写操作。写入函数在向内存中写入数据之前，必须首先检查 VFS 索引节点中的信息，同时满足如下条件时，才能进行实际的内存复制工作：
1.内存中有足够的空间可容纳所有要写入的数据；
2.内存没有被读程序锁定。
如果同时满足上述条件，写入函数首先锁定内存，然后从写进程的地址空间中复制数据到内存。否则，写入进程就休眠在 VFS 索 引节点的等待队列中，接下来，内核将调用调度程序，而调度程序会选择其他进程运行。写入进程实际处于可中断的等待状态，当内存中有足够的空间可以容纳写入 数据，或内存被解锁时，读取进程会唤醒写入进程，这时，写入进程将接收到信号。当数据写入内存之后，内存被解锁，而所有休眠在索引节点的读取进程会被唤醒。
管道的读取过程和写入过程类似。但是，进程可以在没有数据或内存被锁定时立即返回错误信息，而不是阻塞该进程，这依赖于文件或管道的打开模式。反之，进程可 以休眠在索引节点的等待队列中等待写入进程写入数据。当所有的进程完成了管道操作之后，管道的索引节点被丢弃，而共享数据页也被释放。
参考博客 linux管道详解

获取管道缓冲区的大小：ulimit -a

优点：实现手段简单
缺点：单向通信、只有血缘关系进程间使用