【进程间通信:管道】(二)

简介: 【进程间通信:管道】(二)

2.3 管道读写规则

当没有数据可读时:

O_NONBLOCK disable:read调用阻塞,即进程暂停执行,一直等到有数据来到为止。

O_NONBLOCK enable:read调用返回-1,errno值为EAGAIN。

当管道满的时候:

O_NONBLOCK disable: write调用阻塞,直到有进程读走数据

O_NONBLOCK enable:调用返回-1,errno值为EAGAIN

如果所有管道写端对应的文件描述符被关闭,则read返回0

如果所有管道读端对应的文件描述符被关闭,则write操作会产生信号SIGPIPE,进而可能导致write进程退出

当要写入的数据量不大于PIPE_BUF时,linux将保证写入的原子性。

当要写入的数据量大于PIPE_BUF时,linux将不再保证写入的原子性。

前面的都很好理解,这里提一嘴什么是原子性:原子性就是假如我们往管道中写入一句"hello world"时,如果能够将其完整写进去时进行写入,否则就不进行写入,也就是程序的执行只能够有两种结果:数据全部写入和数据全部都没写入,不存在着写入一半的情况。

2.4 匿名管道特点

只能用于具有共同祖先的进程(具有亲缘关系的进程)之间进行通信;通常,一个管道由一个进程创建,然后该进程调用fork,此后父、子进程之间就可应用该管道。

管道提供流式服务

一般而言,进程退出,管道释放,所以管道的生命周期随进程

一般而言,内核会对管道操作进行同步与互斥

管道是半双工的,数据只能向一个方向流动;需要双方通信时,需要建立起两个管道

629f6bc1c7404cd5b48ed04f3e3fb881.png


2.5 命名管道

2.5.1 概念

管道应用的一个限制就是只能在具有共同祖先(具有亲缘关系)的进程间通信。

如果我们想在不相关的进程之间交换数据,可以使用FIFO文件来做这项工作,它经常被称为命名管道。命名管道是一种特殊类型的文件。

2.5.2 使用

我们知道匿名管道是具有血缘关系的进程建立通信的方式,而命名管道则是可以让没有血缘关系的进程建立通信。那么如何让没有血缘关系的进程看到同一份资源呢?

我们首先来看看这样一个命令:


8ec6194b134a465783c4841435e07074.png

我们通过mkfifo命令创建了一个叫做fifo的管道文件,当我们将字符串输出重定向到该文件时我们发现光标卡在了这里不动了,而当我们去读取的时候才会显现,当我们终止掉时两边都已经结束了:

d3919629c1024d95935c31420d8ceef1.gif

这是在命令行上创建的命名管道。而这种管道是内存级别的文件,是不会刷新到磁盘上的。生成的命名管道文件只是内核缓冲区的一个标识,用于让多个进程找到同一个缓冲区。匿名管道和命名管道的本质都是内核中的一块缓冲区。再来回答如何让不同的进程看到同一份资源,我们可以采用文件路径+文件名来作为唯一标识该文件的方法来创建文件作为一个命名管道。

除了用命令行式的方法,我们还可以用系统调用:

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


971fdd98ee674d3cb98f13e9f17f1b3d.png

通过这个我们可以实现一个简单的服务端与客户端进行通信的程序:

server.cc:

#include<iostream>
#include<cstring>
#include<string>
#include<cerrno>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
using namespace std;
int main()
{
    const string fileName("myfile");
    umask(0);
    int n=mkfifo(fileName.c_str(),0666);
    if(n<0)
    {
        cerr<<"strerrno:"<<errno<<strerror(errno)<<endl;
        return 1;
    }
    cout<<"server creat fifo success"<<endl;
    int rop=open(fileName.c_str(), O_RDONLY);
    if(rop<0)
    {
        cerr<<"strerrno:"<<errno<<strerror(errno)<<endl;
        return 1;
    }
    cout<<"server open fifo success,begin ipc"<<endl;
    char buffer[1024];
    while(true)
    {
        buffer[0]=0;
        int n=read(rop,buffer,sizeof(buffer)-1);
        if(n>0)
        {
            buffer[n]=0;
            cout<<buffer<<endl;
        }
        else if(n==0)
        {
            cout<<"client exit,server also exit"<<endl;
            break;
        }
        else
        {
            cerr<<"strerrno:"<<errno<<strerror(errno)<<endl;
            return 1;
        }
    }
    close(rop);
    unlink(fileName.c_str());
    return 0;
}

client.cc:

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<string>
#include<cerrno>
#include<cstring>
using namespace std;
int main()
{
    const string fileName("myfile");
    int wop=open(fileName.c_str(),O_WRONLY);
    if(wop<0)
    {
        cerr<<"strerrno:"<<errno<<strerror(errno)<<endl;
        return 1;
    }
    string myinfo;
    while(true)
    {
        cout<<"请输入你的消息"<<endl;
        getline(cin,myinfo);
        write(wop,myinfo.c_str(),myinfo.size());
        myinfo[strlen(myinfo.c_str())-1]=0;
    }
    close(wop);
    return 0;
}

Makefile:

.PHONY:all
all:client server
client:client.cc
  g++ -o $@ $^ -std=c++11
server:server.cc
  g++ -o $@ $^ -std=c++11
.PHONY:clean
clean:
  rm -rf client server

效果:


4db82ce57db64379a6091beb600169f2.gif

由于我们是在服务端建立好的匿名管道,所以当我们退出时最好在服务端中干掉管道文件。

顺便提问一下:多个进程在通过管道通信时,删除管道文件则无法继续通信吗?

显然不是的,由于管道文件只是起一个标识作用,之前已经打开管道的进程依旧可以正常通信。

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