1.2管道的創建
解釋如下 :
從以上我們可以知道:管道是基于文件描述符的通信方式。當一個管道建立時，它會創建兩個文件描述符fd[0]和fd[1]。其中fd[0]固定用于讀管道，而fd[1]固定用于寫管道,一般文件I/O的函數都可以用來操作管道(lseek除外)。
我們來測試一下管道的大小:案例一、
單獨創建一個無名管道，并沒有實際的意義。我們一般是在一個進程在由pipe()創建管道后，一般再由fork一個子進程，然后通過管道實現父子進程間的通信(因此也不難推出，只要兩個進程中存在親緣關系,這里的親緣關系指的是具有共同的祖先，都可以采用管道方式來進行通信）。1.3無名管道的讀寫規則探究A.從管道中讀取數據<1>寫端不存在時,此時則認為已經讀到了數據的末尾，讀函數返回的讀出字節數為0；#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>int main(){ int n; int fd[2]; int count = 0; char buf[100] = {0}; if(pipe(fd) < 0) { perror("Fail to create pipe"); exit(EXIT_FAILURE); } close(fd[1]); if((n = read(fd[0],buf,sizeof(buf))) < 0) { perror("Fail to read pipe"); exit(EXIT_FAILURE); } PRintf("Rread %d bytes : %s./n",n,buf); return 0;}運行結果:
<2>寫端存在時，如果請求的字節數目大于PIPE_BUF(Ubuntu操作系統為65536)，則返回管道中現有的數據字節數，如果請求的字節數目不大于PIPE_BUF，則放回管道中現有數據字節數（此時，管道中數據量小于請求的數據量）；或者返回請求的字節數(此時，管道中數據量不小于請求的數據量)案例二、父進程向管道中寫數據，子進程從管道中讀取數據點擊(此處)折疊或打開
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <errno.h>#include <string.h>#define N 10#define MAX 100int child_read_pipe(int fd){ char buf[N]; int n = 0; while(1) { n = read(fd,buf,sizeof(buf)); buf[n] = '/0'; printf("Read %d bytes : %s./n",n,buf); if(strncmp(buf,"quit",4) == 0) break; } return 0;}int father_write_pipe(int fd){ char buf[MAX] = {0}; while(1) { printf(">"); fgets(buf,sizeof(buf),stdin); buf[strlen(buf)-1] = '/0'; write(fd,buf,strlen(buf)); usleep(500); if(strncmp(buf,"quit",4) == 0) break; } return 0;}int main(){ int pid; int fd[2]; if(pipe(fd) < 0) { perror("Fail to pipe"); exit(EXIT_FAILURE); } if((pid = fork()) < 0) { perror("Fail to fork"); exit(EXIT_FAILURE); }else if(pid == 0){ close(fd[1]); child_read_pipe(fd[0]); }else{ close(fd[0]); father_write_pipe(fd[1]); } exit(EXIT_SUCCESS);}運行結果:
從以上驗證我們可以看到：<1>當寫端存在時，管道中沒有數據時，讀取管道時將阻塞<2>當讀端請求讀取的數據大于管道中的數據時，此時讀取管道中實際大小的數據<3>當讀端請求讀取的數據小于管道中的數據時，此時放回請求讀取的大小數據B.向管道中寫入數據:向管道中寫入數據時，linux將不保證寫入的原子性，管道緩沖區一有空閑區域，寫進程就會試圖向管道寫入數據。當管道滿時，讀進程不讀走管道緩沖區中的數據，那么寫操作將一直阻塞。注意：只有管道的讀端存在時，向管道中寫入數據才有意義。否則，向管道中寫入數據的進程將收到內核傳來的SIGPIPE信號，應用程序可以處理該信號，也可以忽略(默認動作則是使應用程序終止)。#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <errno.h>#include <string.h>int main(){ int pid; int n; int fd[2]; char buf[1000 * 6] = {0}; if(pipe(fd) < 0) { perror("Fail to pipe"); exit(EXIT_FAILURE); } if((pid = fork()) < 0) { perror("Fail to fork"); exit(EXIT_FAILURE); }else if(pid == 0){ close(fd[1]); sleep(5); close(fd[0]); printf("Read port close./n"); sleep(3); }else{ close(fd[0]); while(1) { n = write(fd[1],buf,sizeof(buf)); printf("Write %d bytes to pipe./n",n); } } exit(EXIT_SUCCESS);}運行結果:
探究發現，當管道數據滿時，此時再向管道寫數據，寫端將阻塞。當讀端不存在時，寫端寫數據，內核將向其發送SIGPIPE信號，默認是終止進程。案例3：父進程讀取文件的內容，寫到無名管道，子進程從管道中讀取內容寫到另一個文件。//思考：父進程什么時候結束，子進程什么時候結束?點擊(此處)折疊或打開
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <errno.h>#include <sys/stat.h>#include <sys/types.h>#include <fcntl.h>#define MAX 100int child_work(int pfd,char *fname){ int n,fd; char buf[MAX]; if((fd = open(fname,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666)) < 0) { fprintf(stderr,"Fail to open %s : %s./n",fname,strerror(errno)); return -1; } while( n = read(pfd,buf,sizeof(buf)) ) { write(fd,buf,n); } close(pfd); return 0;}int father_work(int pfd,char *fname){ int fd,n; char buf[MAX]; if((fd = open(fname,O_RDONLY)) < 0) { fprintf(stderr,"Fail to open %s : %s./n",fname,strerror(errno)); return -1; } while(n = read(fd,buf,sizeof(buf))) { write(pfd,buf,n); } close(pfd); return 0;}int main(int argc,char *argv[]){ int pid; int fd[2]; if(argc < 3) { fprintf(stderr,"usage %s argv[1] argv[2]./n",argv[0]); exit(EXIT_FAILURE); } if(pipe(fd) < 0) { perror("Fail to pipe"); exit(EXIT_FAILURE); } if((pid = fork()) < 0) { perror("Fail to fork"); exit(EXIT_FAILURE); }else if(pid == 0){ close(fd[1]); child_work(fd[0],argv[2]); }else{ close(fd[0]); father_work(fd[1],argv[1]); wait(NULL); } exit(EXIT_SUCCESS);}二、有名管道1.1有名管道的介紹無名管道，由于沒有名字，只能用于親緣關系的進程間通信.。為了克服這個缺點，提出了有名管道(FIFO)。FIFO不同于無名管道之處在于它提供了一個路徑名與之關聯，以FIFO的文件形式存在于文件系統中，這樣，即使與FIFO的創建進程不存在親緣關系的進程，只要可以訪問該路徑，就能夠彼此通過FIFO相互通信，因此，通過FIFO不相關的進程也能交換數據。值的注意的是，FIFO嚴格遵循先進先出(first in first out),對管道及FIFO的讀總是從開始處返回數據，對它們的寫則把數據添加到末尾。它們不支持諸如lseek()等文件定位操作。注意：有名管道的名字存在于文件系統中，內容存放在內存中。1.2有名管道的創建
該函數的第一個參數是一個普通的路勁名，也就是創建后FIFO的名字。第二個參數與打開普通文件的open()函數中的mode參數相同。如果mkfifo的一個參數是一個已經存在路勁名時，會返回EEXIST錯誤，所以一般典型的調用代碼首先會檢查是否返回該錯誤，如果確實返回該錯誤，那么只要調用打開FIFO的函數就可以了。1.3有名管道的打開規則有名管道比無名管道多了一個打開操作：openFIFO的打開規則:如果當前打開操作時為讀而打開FIFO時，若已經有相應進程為寫而打開該FIFO，則當前打開操作將成功返回；否則，可能阻塞到有相應進程為寫而打開該FIFO(當前打開操作設置了阻塞標志)；或者，成功返回(當前打開操作沒有設置阻塞標志)。如果當前打開操作時為寫而打開FIFO時，如果已經有相應進程為讀而打開該FIFO,則當前打開操作將成功返回；否則，可能阻塞直到有相應進程為讀而打開該FIFO(當前打開操作設置了阻塞標志)；或者，返回ENIO錯誤(當期打開操作沒有設置阻塞標志)。案例:A.open for write點擊(此處)折疊或打開
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <errno.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>int main(int argc,char *argv[]){ int fd; if(argc < 2) { fprintf(stderr,"usage : %s argv[1]./n",argv[0]); exit(EXIT_FAILURE); } if(mkfifo(argv[1],0666) < 0 && errno != EEXIST) { fprintf(stderr,"Fail to mkfifo %s : %s./n",argv[1],strerror(errno)); exit(EXIT_FAILURE); } if((fd = open(argv[1],O_WRONLY)) < 0) { fprintf(stderr,"Fail to open %s : %s./n",argv[1],strerror(errno)); exit(EXIT_FAILURE); } printf("open for write success./n"); return 0;}B.open for read點擊(此處)折疊或打開
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <errno.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>int main(int argc,char *argv[]){ int fd; if(argc < 2) { fprintf(stderr,"usage : %s argv[1]./n",argv[0]); exit(EXIT_FAILURE); } if(mkfifo(argv[1],0666) < 0 && errno != EEXIST) { fprintf(stderr,"Fail to mkfifo %s : %s./n",argv[1],strerror(errno)); exit(EXIT_FAILURE); } if((fd = open(argv[1],O_RDONLY)) < 0) { fprintf(stderr,"Fail to open %s : %s./n",argv[1],strerror(errno)); exit(EXIT_FAILURE); } printf("open for read success./n"); return 0;}探究發現，如果open時沒有使用O_NONBLOCK參數，我們發現不論讀端還是寫端先打開，先打開者都會阻塞，一直阻塞到另一端打開。讀者自己可以探究，如果open時使用了O_NONBLOCK參數，此時打開FIFO 又會是什么情況?1.4有名管道的讀寫規則A.從FIFO中讀取數據約定：如果一個進程為了從FIFO中讀取數據而以阻塞的方式打開FIFO， 則稱內核為該進程的讀操作設置了阻塞標志<1>如果有進程為寫而打開FIFO，且當前FIFO內沒有數據，則對于設置了阻塞標志的讀操作來說，將一直阻塞。對于沒有設置阻塞標志讀操作來說返回-1,當前errno值為EAGAIN,提醒以后再試。<2>對于設置阻塞標志的讀操作說，造成阻塞的原因有兩種:當前FIFO內有數據，但有其他進程正在讀這些數據；另外就是FIFO內沒有數據。解阻塞的原因則是FIFO中有新的數據寫入,不論寫入數據量的大小，也不論讀操作請求多少數據量。<3>如果沒有進程寫打開FIFO,則設置了阻塞標志的讀操作會阻塞<4>如果寫端關閉，管道中有數據讀取管道中的數據，如果管道中沒有數據讀端將不會繼續阻塞，此時返回0。注意：如果FIFO中有數據，則設置了阻塞標志的讀操作不會因為FIFO中的字節數小于請求讀的字節數而阻塞，此時，讀操作會返回FIFO中現有的數據量。B.向FIFO中寫入數據約定：如果一個進程為了向FIFO中寫入數據而阻塞打開FIFO,那么稱該進程內的寫操作設置了阻塞標志。對于設置了阻塞標志的寫操作:<1>當要寫入的數據量不大于PIPE_BUF時，linux將保證寫入的原子性。如果此時管道空閑緩沖區不足以容納要寫入的字節數，則進入睡眠，直到當緩沖區中能夠容納寫入的字節數時，才開始進行一次性寫操作。<2>當要寫入的數據量大于PIPE_BUF時，Linux將不再保證寫入的原子性。FIFO緩沖區一有空閑區域，寫進程就會試圖向管道寫入數據，寫操作在寫完所有請求寫的數據后返回。對于沒有設置阻塞標志的寫操作:<1>當要寫入的數據量大于PIPE_BUF時，linux將不再保證寫入的原子性。在寫滿所有FIFO空閑緩沖區后，寫操作返回。<2>當要寫入的數據量不大于PIPE_BUF時，linux將保證寫入的原子性。如果當前FIFO空閑緩沖區能夠容納請求寫入的字節數，寫完后成功返回；如果當前FIFO空閑緩沖區不能夠容納請求寫入的字節數，則返回EAGAIN錯誤，提醒以后再寫。注意：只有讀端存在，寫端才有意義。如果讀端不在，寫端向FIFO寫數據，內核將向對應的進程發送SIGPIPE信號（默認終止進程）；案例一、write to FIFO#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <errno.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#define MAX 655360int main(int argc,char *argv[]){ int n,fd; char buf[MAX]; if(argc < 2) { fprintf(stderr,"usage : %s argv[1]./n",argv[0]); exit(EXIT_FAILURE); } if(mkfifo(argv[1],0666) < 0 && errno != EEXIST) { fprintf(stderr,"Fail to mkfifo %s : %s./n",argv[1],strerror(errno)); exit(EXIT_FAILURE); } if((fd = open(argv[1],O_WRONLY )) < 0) { fprintf(stderr,"Fail to open %s : %s./n",argv[1],strerror(errno)); exit(EXIT_FAILURE); } printf("open for write success./n"); while(1) { printf(">"); scanf("%d",&n); n = write(fd,buf,n); printf("write %d bytes./n",n); } exit(EXIT_SUCCESS);}read from FIFO點擊(此處)折疊或打開
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <errno.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#define MAX 655360int main(int argc,char *argv[]){ int fd,n; char buf[MAX]; if(argc < 2) { fprintf(stderr,"usage : %s argv[1]./n",argv[0]); exit(EXIT_FAILURE); } if(mkfifo(argv[1],0666) < 0 && errno != EEXIST) { fprintf(stderr,"Fail to mkfifo %s : %s./n",argv[1],strerror(errno)); exit(EXIT_FAILURE); } if((fd = open(argv[1],O_RDONLY )) < 0) { fprintf(stderr,"Fail to open %s : %s./n",argv[1],strerror(errno)); exit(EXIT_FAILURE); } printf("open for read success./n"); while(1) { printf(">"); scanf("%d",&n); n = read(fd,buf,n); printf("Read %d bytes./n",n); } exit(EXIT_SUCCESS);}讀者可以將這兩個程序運行，然后輸入read和write FIFO大小就可以看到效果。新聞熱點
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