在学习Linux系统编程总结了笔记，并分享出来。有问题请及时联系博主：Alliswell_WP，转载请注明出处。
09-linux-day06(进程间通信)
一、学习目标
1、熟练使用pipe进行父子进程间通信
2、熟练使用pipe进行兄弟进程间通信
3、熟练使用fifo进行无血缘关系的进程间通信
4、熟练掌握mmap函数的使用
5、掌握mmap创建匿名映射区的方法
6、使用mmap进行有血缘关系的进程间通信
7、使用mmap进行无血缘关系的进程间通信
二、进程通信
》IPC方法：进程间通信，通过内核提供的缓冲区进行数据交换的机制。
Linux环境下，进程地址空间相互独立，每个进程各自有不同的用户地址空间。任何一个进程的全局变量在另一个进程中都看不到，所以进程和进程之间不能相互访问，要交换数据必须通过内核，在内核中开辟一块缓冲区，进程1把数据从用户空间拷到内核缓冲区，进程2再从内核缓冲区把数据读走，内核提供的这种机制称为进程间通信（IPC，InterProcess Communication）。 在进程间完成数据传递需要借助操作系统提供特殊的方法，如：文件、管道、信号、共享内存、消息队列、套接字、命名管道等。随着计算机的蓬勃发展，一些方法由于自身设计缺陷被淘汰或者弃用。现今常用的进程间通信方式有：
1）pipe 管道 (使用最简单) 2）fifo 信号 (开销最小) 3）mmap 共享映射区 (无血缘关系) 速度最快 4）本地socket 本地套接字 (最稳定) 5）信号（携带信息量最小） 6）共享内存 7）消息队列
1、管道的概念
管道是一种最基本的IPC机制，作用于有血缘关系的进程之间，完成数据传递。调用pipe系统函数即可创建一个管道。有如下特质： 1. 其本质是一个伪文件(实为内核缓冲区) 2. 由两个文件描述符引用，一个表示读端，一个表示写端。 3. 规定数据从管道的写端流入管道，从读端流出。 管道的原理: 管道实为内核使用环形队列机制，借助内核缓冲区(4k)实现。 管道的局限性： ① 数据一旦被读走，便不在管道中存在，不可反复读取。 ②由于管道采用半双工通信方式。因此，数据只能在一个方向上流动。 ③ 只能在有公共祖先的进程间使用管道。 常见的通信方式有，单工通信、半双工通信、全双工通信。
2、管道通信举例
man pipe
int pipe(int pipefd[2]);
pipefd读写文件描述符，0代表读，1代表写
返回值：失败返回-1，成功返回0
>touch pipe.c
>vi pipe.c
1 #include<stdio.h> 2 #include<unistd.h> 3 4 int main() 5 { 6 int fd[2]; 7 pipe(fd); 8 pid_t pid = fork(); 9 10 if(pid == 0){ 11 //son 12 sleep(3); 13 write(fd[1],"hello",5); 14 } 15 else if(pid > 0){ 16 //parent 17 char buf[12]={0}; 18 int ret = read(fd[0],buf,sizeof(buf));//read会等待write写 19 if(ret > 0){ 20 write(STDOUT_FILENO,buf,ret); 21 } 22 } 23 return 0; 24 }>make
>./pipe
3、父子进程实现ps、grep命令
>touch pipe_ps.c
>vi pipe_ps.c
1 #include<stdio.h> 2 #include<unistd.h> 3 4 int main() 5 { 6 int fd[2]; 7 pipe(fd); 8 pid_t pid = fork(); 9 10 if(pid == 0){ 11 //son 12 //son --> ps 13 //1.先重定向 14 dup2(fd[1],STDOUT_FILENO);//标准输出重定向到管道写端 15 //2.execlp 16 execlp("ps","ps","aux",NULL); 17 } 18 else if(pid > 0){ 19 //parent 20 //1.先重定向，标准输入重定向到管道读端 21 dup2(fd[0],STDIN_FILENO); 22 //2.execlp 23 execlp("grep","grep","bash",NULL);//grep bash等待标准输入 24 } 25 return 0; 26 }>make
>./pipe_ps
4、ps、grep命令实现问题解决
代码的问题：父进程认为还有写端存在，就有可能还有人给发数据，继续等待。
>vi pipe_ps.c
1 #include<stdio.h> 2 #include<unistd.h> 3 4 int main() 5 { 6 int fd[2]; 7 pipe(fd); 8 pid_t pid = fork(); 9 10 if(pid == 0){ 11 //son 12 //son --> ps 13 //关闭读端 14 close(fd[0]); 15 //1.先重定向 16 dup2(fd[1],STDOUT_FILENO);//标准输出重定向到管道写端 17 //2.execlp 18 execlp("ps","ps","aux",NULL); 19 } 20 else if(pid > 0){ 21 //parent 22 //关闭写端 23 close(fd[1]); 24 //1.先重定向，标准输入重定向到管道读端 25 dup2(fd[0],STDIN_FILENO); 26 //2.execlp 27 execlp("grep","grep","bash",NULL);//grep bash等待标准输入 28 } 29 return 0; 30 }>make
>./pipe_ps
5、管道的读写行为
读管道：
写端全部关闭——read读到0，相当于读到文件末尾
写端没有全部关闭
有数据——read 读到数据
没有数据——read 阻塞 ，fcntl 函数可以更改非阻塞
写管道：
读端全部关闭——？产生一个信号SIGPIPE，程序异常终止
读端未全部关闭
管道已满——write阻塞。如果要显示现象，读端一直不读，写端狂写。
管道未满——write正常写入
6、管道大小和优劣
》计算管道大小
long fpathconf(int fd, int name);
ulimit -a
》优缺点
优点：简单
缺点：1）只能有血缘关系的进程通信；2）父子进程单方向通信，如果需要双向通信，需要创建多根管道。
7、fifo实现通信写端
8、fifo使用注意事项
9、mmap映射开始
在学习Linux系统编程总结了笔记，并分享出来。有问题请及时联系博主：Alliswell_WP，转载请注明出处。
