第5章 早期进程间通信-【千锋教育】Linux系统编程（慕课版）

第5章 早期进程间通信 无名管道 有名管道 信号 无名管道 有名管道 5.2 5.1 信号 5.3 ☞点击查看本小节知识架构 ☞点击查看本小节知识架构 ☞点击查看本小节知识架构 学习目标 了解 掌握 掌握 掌握 了解早期进程间通信机制的原理 1 掌握早期进程间通信机制的特点及应用场合 4 2 掌握早期进程间通信机制的接口方法 3 掌握早期进程间通信机制的编程方法 销售额 掌握知识 理解知识 熟悉知识 了解知识 2.5 2.5 2.5 2.5 在前面的章节中，已经介绍了有关任务的执行单位——进程的概念。通过了解进程使用的地址空间的性质，可以知道每一个进程都享有自己的虚拟地址空间，因此进程间实现数据的传递需要引入进程的通信机制。进程的通信机制有很多种。本章将介绍三种早期进程间通信机制，这些机制应用于本地通信，相对容易理解，读者应熟练掌握。 5.1 无名管道 5.1.1 无名管道简介 返回目录 5.1.2 无名管道的特性 5.1.3 无名管道的通信 5.1 无名管道 Linux的进程通信机制基本是从UNIX平台继承而来的。管道是UNIX系统上最古老的进程间通信（InterProcess Communication，IPC）方法。管道最早出现在20世纪70年代UNIX的第三个版本。管道可以把一个程序的输出直接连接到另一个程序的输入，以此来建立连接。管道分两种，一种是无名管道，一种是有名管道。管道是一种特殊的文件，它拥有与文件操作类似的方式，但同时也具有与文件不同的属性。管道的本质是在内核空间上的一段特殊内存区域，无名管道的实现原理如图所示。 5.1.1 无名管道简介 5.1 无名管道 正如上图所示，每个进程都有4GB的虚拟地址空间，其中0～3GB为用户空间，3～4GB为内核空间。由于每个进程都可以通过系统调用进入内核（内核空间由系统内所有进程共享的）。因此，无名管道则被创建在内核空间上的。无名管道使用时有固定的读端和写端，发送消息需要向管道的写端写入，接收消息需要向管道的读端读取，这样即可完成数据的传递了。 5.1.1 无名管道简介 5.1 无名管道 通过对无名管道的简单介绍，可以看出其通信方式很直接。无名管道不同于普通文件，在对其及进行操作时，需要注意无名管道的一些特性，以保证操作管道时不会出现问题。在了解这些特性之前，先介绍无名管道的接口及使用。 5.1.2 无名管道的特性 #include <unistd.h> int pipe(int pipefd[2]); pipe()函数用来创建一个无名管道，参数pipefd[2]为一个数组，用来保存函数返回的两个文件描述符，将pipefd[0]视为管道的读端，而pipefd[1]视为管道的写端，因此通过该管道进行通信的进程，只需操作这两个文件描述符即可。这与普通文件的操作没有任何区别，只是设定了特定的文件描述符用来读写。 5.1 无名管道 因此，无名管道的操作有如下特性： （1）无名管道只能用于具有亲缘关系的进程之间通信(如父子进程)。 （2）类似于单工的模式，无名管道具有固定的读端与写端。 （3）无名管道虽然是特殊的文件，但对它的读写可以使用文件I/0中read()函数、write()函数直接操作文件描述符即可。 （4）无名管道本质是一段内核空间中的内存段，因此不能使用lseek()函数对管道进行定位操作。 （5）无名管道的操作属于一次性操作，一旦对管道中的数据进行读取，读取的数据将会从管道中移除。 5.1.2 无名管道的特性 5.1 无名管道 （6）无名管道的大小是固定的，向无名管道写入数据，当管道写满时，继续写入将会阻塞。 （7）无名管道中数据被写满后，写操作将会阻塞，当管道中出现4KB以上的空闲空间时，可以继续写入4KB的整倍数的数据。 （8）当无名管道的读端被关闭时，从写端写入数据，管道将会破裂，进程将会退出。关闭读端，即将用于读的文件描述符关闭即可。 （9）当管道无数据时，读操作将会阻塞；当管道中有数据时，且写端关闭时，读操作可以读取，不会阻塞。 5.1.2 无名管道的特性 5.1 无名管道 本节将通过教材中例5-4展示通过无名管道使父子进程进行通信，父进程读取文件test1.txt中的数据并写入管道，子进程读取管道将数据写入到test2.txt。 运行结果如下，使用cat命令查看被读取文件以及生成的文件，可以看出读取成功。 5.1.3 无名管道的通信 linux@Master:~/1000phone/pipe$ ./a.out linux@Master:~/1000phone/pipe$ cat test2.txt hello world hello world hello world linux@Master:~/1000phone/pipe$ cat te