linux基础知识——IPC之管道

1.IPC

$\qquad$ linux环境下，进程的地址空间相互独立，每个进程都有各自不同的用户地址空间。任何一个进程的全局变量在另外一个进程中都看不到，所以进程之间不能直接互相访问，进程间要想交换数据只能通过内核，在内核中开辟一块缓冲区，进程1把数据从用户空间拷贝到内核缓冲区，进程2再从内核缓冲区把数据读走，内核提供的这种机制被称为进程间通信（IPC，interprocess communication）。
$\qquad$ 在进程间完成数据互换，需要借助操作系统提供的特殊方式，现在常用的有：管道（最简单）、信号（开销最小）、共享映射区（无血缘关系）、本地套接字（最稳定）

2.管道

$\qquad$ 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，进行数据交换。其具有如下的特点：
$\qquad$ 管道本质是一种伪文件（实际是内核缓冲区）
$\qquad$ 由两个文件描述符引用，一个表示读端，一个表示写端
$\qquad$ 规定从管道的写端流入数据，从管道的读端流出数据
$\qquad$ 管道的原理：管道通过内核使用环形队列机制，借助内核缓冲区（4k）实现。

3.查看管道默认大小

ulimit -a

结果pipe size (512 bytes, -p) 8：

core file size          (blocks, -c) 0
data seg size           (kbytes, -d) unlimited
scheduling priority             (-e) 0
file size               (blocks, -f) unlimited
pending signals                 (-i) 14488
max locked memory       (kbytes, -l) 65536
max memory size         (kbytes, -m) unlimited
open files                      (-n) 1024
pipe size            (512 bytes, -p) 8
POSIX message queues     (bytes, -q) 819200
real-time priority              (-r) 0
stack size              (kbytes, -s) 8192
cpu time               (seconds, -t) unlimited
max user processes              (-u) 14488
virtual memory          (kbytes, -v) unlimited
file locks                      (-x) unlimited

$\qquad$ 8*512b=4k
$\quad$ 管道的局限性：
$\qquad$ 数据不能自写自读
$\qquad$ 数据一旦被读走，便在管道中消失，不能反复读取
$\qquad$ 由于管道采用半双工通信方式，因此，数据只能在一个方向上流动。
$\qquad$ 只能在有公共祖先的进程间使用管道

4.管道交换数据的例子

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>int main()
{int fd[2];int ret;pid_t pid;ret = pipe(fd);if(ret==-1){perror("pipe error");exit(1);}pid = fork();if(pid==-1){perror("fork error");exit(1);}else if(pid==0){    //子进程close(fd[1]);char buf[1024];ret = read(fd[0],buf,sizeof(buf));//读到buf里面if(ret==0){printf("读取完成\n");}write(STDERR_FILENO,buf,ret);}else{close(fd[0]);write(fd[1],"hello world\n",strlen("hello world\n"));}return 0;
}