第九章 管道.ppt
管道进程间通信概述无名管道命名管道进程间通信进程间通信(IPC:Inter Processes Communication)进程是一个独立的资源分配单元，不同进程（这里所说的进程通常指的是用户进程）之间的资源是独立的，没有关联，不能在一个进程中直接访问另一个进程的资源（例如打开的文件描述符）。进程不是孤立的，不同的进程需要进行信息的交互和状态的传递等，因此需要进程间通信。进程间通信功能：数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程。资源共享：多个进程之间共享同样的资源。通知事件：一个进程需要向另一个或一组进程发送消息，通知它们发生了某种事件。进程控制：有些进程希望完全控制另一个进程的执行（如Debug进程），此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有操作，并能够及时知道它的状态改变。无名管道管道(pipe)又称无名管道。无名管道是一种特殊类型的文件，在应用层体现为两个打开的文件描述符。管道是最古老的UNIX IPC方式，其特点是:1、半双工，数据在同一时刻只能在一个方向上流动。2、数据只能从管道的一端写入，从另一端读出。3、写入管道中的数据遵循先入先出的规则。4、管道所传送的数据是无格式的，这要求管道的读出方与写入方必须事先约定好数据的格式，如多少字节算一个消息等。5、管道不是普通的文件，不属于某个文件系统，其只存在于内存中。6、管道在内存中对应一个缓冲区。不同的系统其大小不一定相同。7、从管道读数据是一次性操作，数据一旦被读走，它就从管道中被抛弃，释放空间以便写更多的数据。8、管道没有名字，只能在具有公共祖先的进程之间使用。Pipe函数#include int pipe(int filedes2);功能：经由参数filedes返回两个文件描述符参数：filedes为int型数组的首地址，其存放了管道的文件描述符fd0、fd1。filedes0为读而打开，filedes1为写而打开管道，filedes0的输出是filedes1的输入。返回值：成功：返回0失败：返回-1父子进程通过管道实现数据的传输01_pipe_1.c 子进程写入管道 父进程从管道中读取从管道中读数据的特点1、默认用read函数从管道中读数据是阻塞的。2、调用write函数向管道里写数据，当缓冲区已满时write也会阻塞。3、编程时可通过fcntl函数设置文件的阻塞特性。设置为阻塞：fcntl(fd,F_SETFL,0);设置为非阻塞：fcntl(fd,F_SETFL,O_NONBLOCK);01_pipe_2.c带阻塞和不带阻塞文件描述符概述文件描述符是非负整数，是文件的标识。用户使用文件描述符（file descriptor）来访问文件。利用open打开一个文件时，内核会返回一个文件描述符。每个进程都有一张文件描述符的表，进程刚被创建时，标准输入、标准输出、标准错误输出设备文件被打开，对应的文件描述符0、1、2 记录在表中。在进程中打开其他文件时，系统会返回文件描述符表中最小可用的文件描述符，并将此文件描述符记录在表中。注意：Linux中一个进程最多只能打开NR_OPEN_DEFAULT（即1024）个文件，故当文件不再使用时应及时调用close函数关闭文件。练习题目:实现ls-help|more 功能提示：ls-help是个外部命令，它向标准输出打印ls的帮助文档。more是个外部命令，它默认是从标准输入中获取输入，并分屏显示到屏幕上。在使用shell命令时，可使用管道“”将两个命令连接起来。用管道“”将两个命令连接后：提示：创建一个管道以便让ls-help的输出和more的输入可以联系起来。子进程exec执行ls-help命令之前重定向“标准输出”到“管道写端”。父进程exec执行more命令之前重定向“标准输入”到“管道读端”。命名管道命名管道(FIFO)和管道(pipe)基本相同，但也有一些显著的不同，其特点是:1、半双工，数据在同一时刻只能在一个方向上流动。2、写入FIFO中的数据遵循先入先出的规则。3、FIFO所传送的数据是无格式的，这要求FIFO的读出方与写入方必须事先约定好数据的格式，如多少字节算一个消息等。4、FIFO在文件系统中作为一个特殊的文件而存在，但FIFO中的内容却存放在内存中。5、管道在内存中对应一个缓冲区。不同的系统其大小不一定相同。6、从FIFO读数据是一次性操作，数据一旦被读，它就从FIFO中被抛弃，释放空间以便写更多的数据。7、当使用FIFO的进程退出后，FIFO文件将继续保存在文件系统中以便以后使用。8、FIFO有名字，不相关的进程可以通过打开命名管道进行通信。FIFO文件的创建#include#include int mkfifo(const char*pathname,mode_t mode);参数：pathname：FIFO的路径名+文件名。mode：mode_t类型的权限描述符。返回值：成功：返回0失败：如果文件已经存在，则会出错且返回-1。有名管道操作FIFO文件时的特点系统调用的I/O函数都可以作用于FIFO，如open、close、read、write等。打开FIFO时，非阻塞标志(O_NONBLOCK)产生下列影响:特点一：不指定O_NONBLOCK(即open没有位或O_NONBLOCK)1、open以只读方式打开FIFO时，要阻塞到某个进程为写而打开此FIFO2、open以只写方式打开FIFO时，要阻塞到某个进程为读而打开此FIFO。3、open以只读、只写方式打开FIFO时会阻塞，调用read函数从FIFO里读数据时read也会阻塞。4、通信过程中若写进程先退出了，则调用read函数从FIFO里读数据时不阻塞；若写进程又重新运行，则调用read函数从FIFO里读数据时又恢复阻塞。5、通信过程中，读进程退出后，写进程向命名管道内写数据时，写进程也会（收到SIGPIPE信号）退出。6、调用write函数向FIFO里写数据，当缓冲区已满时write也会阻塞。02_fifo_read_1.c 从管道中读取02_fifo_write_1.c 写入管道练习题目：实现单机QQ聊天提示：父进程创建子进程，实现多任务。父进程负责发信息(向FIFO里写数据)，子进程负责接收信息(从FIFO里读数据)。打开命名管道的用阻塞的方法打开。QQ聊天框架及流程图
