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Linux--进程间通信

news 来源：原创 2025/6/8 1:56:18

1. 进程间通信介绍

1-1 进程间通信⽬的

1-2 进程间通信发展

1-3 进程间通信分类

2. 管道

3. 匿名管道

3-1 实例代码

3-2 ⽤ fork 来共享管道原理

3-3 站在⽂件描述符⻆度-深度理解管道编辑

3-4 站在内核⻆度-管道本质编辑

3-5 管道样例

3-5-1 测试管道读写

3-6 管道读写规则

3-7 管道特点

4. 命名管道

4-1 创建⼀个命名管道

4-2 匿名管道与命名管道的区别

4-3 命名管道的打开规则

1. 进程间通信介绍

1-1 进程间通信⽬的

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（它们）发⽣了某种事件（如进

程终⽌时要通知⽗进程）。

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陷⼊和异常，并能够及时知道它的状态改变。

1-2 进程间通信发展

管道

System V进程间通信

POSIX进程间通信

1-3 进程间通信分类

管道

匿名管道pipe

命名管道

2. 管道

什么是管道

管道是Unix中最古⽼的进程间通信的形式。

我们把从⼀个进程连接到另⼀个进程的⼀个数据流称为⼀个“管道”

3. 匿名管道

#include <unistd.h>
功能:创建⼀⽆名管道
原型
int pipe(int fd[2]);
参数
fd：⽂件描述符数组,其中fd[0]表⽰读端, fd[1]表⽰写端
返回值:成功返回0，失败返回错误代码

3-1 实例代码

例⼦：从键盘读取数据，写⼊管道，读取管道，写到屏幕
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
int main( void )
{
int fds[2];
char buf[100];
int len;
if ( pipe(fds) == -1 )
perror("make pipe"),exit(1);
// read from stdin
while ( fgets(buf, 100, stdin) ) {
len = strlen(buf);
// write into pipe
if ( write(fds[1], buf, len) != len ) {
perror("write to pipe");
break;
}
memset(buf, 0x00, sizeof(buf));

// read from pipe
if ( (len=read(fds[0], buf, 100)) == -1 ) {
perror("read from pipe");
break;
}

// write to stdout
if ( write(1, buf, len) != len ) {
perror("write to stdout");
break;
}
}
}

3-2 ⽤ fork 来共享管道原理

3-3 站在⽂件描述符⻆度-深度理解管道

3-4 站在内核⻆度-管道本质

所以，看待管道，就如同看待⽂件⼀样！管道的使⽤和⽂件⼀致，迎合了“Linux⼀切皆⽂件思

想”。

3-5 管道样例

3-5-1 测试管道读写

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#define ERR_EXIT(m) \
do \
{ \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while(0)
int main(int argc, char *argv[])
{
int pipefd[2];
if (pipe(pipefd) == -1)
ERR_EXIT("pipe error");
pid_t pid;
pid = fork();
if (pid == -1)
ERR_EXIT("fork error");
if (pid == 0) {
close(pipefd[0]);
write(pipefd[1], "hello", 5);
close(pipefd[1]);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
close(pipefd[1]);
char buf[10] = {0};
read(pipefd[0], buf, 10);
printf("buf=%s\n", buf);
return 0;
}

3-6 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。

3-7 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

4. 命名管道

•

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

4-1 创建⼀个命名管道

•

命名管道可以从命令⾏上创建，命令⾏⽅法是使⽤下⾯这个命令： mkfifo filename

命名管道也可以从程序⾥创建，相关函数有： int mkfifo ( const char *filename, mode_t mode);

创建命名管道:

int main(int argc, char *argv[])
{
mkfifo("p2", 0644);
return 0;
}

4-2 匿名管道与命名管道的区别

•

匿名管道由pipe函数创建并打开。

•

命名管道由mkfifo函数创建，打开⽤open

•

FIFO（命名管道）与pipe（匿名管道）之间唯⼀的区别在它们创建与打开的⽅式不同，⼀但这些

⼯作完成之后，它们具有相同的语义。

4-3 命名管道的打开规则

•

如果当前打开操作是为读⽽打开FIFO时

◦

O_NONBLOCK disable：阻塞直到有相应进程为写⽽打开该FIFO

◦

O_NONBLOCK enable：⽴刻返回成功

•

如果当前打开操作是为写⽽打开FIFO时

◦

O_NONBLOCK disable：阻塞直到有相应进程为读⽽打开该FIFO

◦

O_NONBLOCK enable：⽴刻返回失败，错误码为ENXIO

实例1. ⽤命名管道实现⽂件拷⻉

读取⽂件，写⼊命名管道

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

#define ERR_EXIT(m) \
do \
{ \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while(0)

int main(int argc, char *argv[])
{
mkfifo("tp", 0644);
int infd;
infd = open("abc", O_RDONLY);
if (infd == -1) ERR_EXIT("open");
int outfd;
outfd = open("tp", O_WRONLY);
if (outfd == -1) ERR_EXIT("open");
char buf[1024];
int n;
while ((n=read(infd, buf, 1024))>0)
{
write(outfd, buf, n);
}
close(infd);
close(outfd);
return 0;
}