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Linux_3：进程间通信

backend 2025/7/12 19:49:52

IPC

1.什么是IPC？Inter Process Communication

2.进程间通信常用的几种方式

1，管道通信：有名管道，无名管道

2，信号- 系统开销小

3，消息队列-内核的链表

4，信号量-计数器

5，共享内存

6，内存映射

7，套接字

无名管道

管道的概念

1.本质

内核缓冲区

伪文件-不占用磁盘空间

2特点：

两部分：读端，写端，对应两个文件描述符

数据写端流入，读端流出

操作管理的进程被销毁之后，管道自动被释放

管道默认是阻塞的

管道的原理

1.内部实现方式：

队列-环形队列

特点：先进先出

2.缓冲区大小

默认4K，大小会根据实际情况做适当调整

管道的局限性

1.队列：数据只能读取一次，不能重复读取

2.半双工：

单工：遥控器

半双工：对讲机

创建匿名管道

int pipe(int fd[2])
fd‐传出参数：
        fd[0]‐读端
        fd[1]‐写端
返回值：
        0：成功
        ‐1：创建失败

父子进程使用管道通信

实现 ps aux | grep "bash"

数据重定向：dup2

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>int main()
{int ret;int fd[2];ret = pipe(fd);if(ret == -1){printf("pipe creat failed\n");exit(1);}printf("pipe creat success!\n");printf("fd[0] is %d\n",fd[0]);printf("fd[1] is %d\n",fd[1]);close(fd[0]);close(fd[1]);return 0;
}
~

注012是标准输入输出和报错

int dup2(int oldfd, int newfd);//新段指向旧端

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>int main()
{pid_t pid;int ret;int fd[2];ret = pipe(fd);if(ret == -1){printf("pipe creat failed\n");exit(1);}printf("pipe creat success!\n");pid = fork();if(pid == -1){printf("fork failed\n");exit(1);}if(pid > 0){close(fd[0]);dup2(fd[1],STDOUT_FILENO);execlp("ps","ps","aux",NULL);perror("excelp");exit(1);}else if (pid == 0){close(fd[1]);dup2(fd[0],STDIN_FILENO);execlp("grep","grep","bash","--color=auto",NULL);}return 0;
}

单个进程也可以使用管道
父子进程在使用管道的时候，父进程写的时候要关闭读，子进程读的时候要关闭写

管道的读写行为

1.读操作

1）有数据：read(fd[0]) 正常读，返回读出的字节数

2）无数据：

写端被全部关闭，read返回0，相当于读文件到了尾部

没有全部关闭，read阻塞

2.写操作

1）读端全部关闭：

管道破裂，进程被终止

内核给当前进程发送信号SIGPIPE-13，默认处理动作

2）读端没全部关闭：

缓冲区写满了，write阻塞

缓冲区没满，write继续写，直到写满，阻塞

3.如何设置非阻塞？

1）默认读写两端都阻塞

2）设置读端为非阻塞pipe(fd)：

fcntl-变参函数：复制文件描述符-dup；修改文件属性-open的时候对应flag属性

设置方法

//获取原来的flags
int flags = fcntl(fd[0],F+GETFL);
//设置新的flags
flag |=O_NONBLOCK;
fcntl(fd[0],F_SETFL,flags)；
fcntl(fd[0],F_SETFL,flags);

查看管道缓冲区大小

命令：

ulimit -a

fpathconf

long fpathconf(int fd, int name);

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>int main()
{int ret;int fd[2];ret = pipe(fd);if(ret == -1){printf("pipe creat failed\n");exit(1);}printf("pipe creat success!\n");long size = fpathconf(fd[0],_PC_PIPE_BUF);printf("size id %ld\n",size);printf("fd[0] is %d\n",fd[0]);printf("fd[1] is %d\n",fd[1]);close(fd[0]);close(fd[1]);return 0;
}

有名管道

函数形式：int mkfifo(const char \*filename,mode_t mode);
功能：创建管道文件
参数：管道文件文件名，权限，创建的文件权限仍然和umask有关系。
返回值：创建成功返回0，创建失败返回-1。

特点

有名管道

在磁盘上有这样一个文件 ls -l ->p

也是一个伪文件，在磁盘大小永久为0

数据存在内核中有一个对应的缓冲区

半双工通信方式

使用场景

没有血缘关系的进程间通信

创建方式

命令：mkfifo 管道名

函数：mkfifo（）

int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

fifo文件可以使用io函数进程操作

open/close，read/write

不能执行lseek操作

读函数

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>int main()
{int ret;int fd;int nread;char readBuff[50] = {0};ret = mkfifo("/home/u/process/myfifo",0777);if(ret == -1){return -1;}printf("creat file success!\n");fd = open("./myfifo",O_RDONLY);if(fd < 0){return -1;}printf("open file success!\n");nread = read(fd,readBuff,50);printf("read %d byte from fifo :%s\n",nread,readBuff);close(fd);return 0;
}

写程序

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>int main()
{int fd;char *str = "hello world!";fd = open("./myfifo",O_WRONLY);if(fd < 0){return -1;}printf("open file success!\n");write(fd,str,strlen(str));close(fd);return 0;
}
~