引言

當(dāng)今計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，進(jìn)程間通信扮演著至關(guān)重要的角色。隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展和復(fù)雜性的增加，多個(gè)進(jìn)程之間的協(xié)作變得更加必要和常見(jiàn)。進(jìn)程間通信使得不同進(jìn)程能夠共享資源、協(xié)調(diào)工作、傳輸數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜和強(qiáng)大的功能。本文將深入探討進(jìn)程間的通信，以及管道的作用。它為多個(gè)進(jìn)程提供了一種有效的交互方式，使得系統(tǒng)能夠更好地協(xié)同工作、共享資源，并實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的功能。通過(guò)恰當(dāng)?shù)剡x擇和使用進(jìn)程間通信的方式，我們可以構(gòu)建出高效、可靠且高度協(xié)同的系統(tǒng)。下面話不多說(shuō)坐穩(wěn)扶好咱們要開(kāi)車(chē)了??

一、進(jìn)程間通信概念

進(jìn)程間通信（IPC）是操作系統(tǒng)中的一個(gè)重要概念，它允許不同的進(jìn)程在執(zhí)行過(guò)程中交換數(shù)據(jù)、共享資源、協(xié)調(diào)行為等。在多道程序設(shè)計(jì)環(huán)境下，多個(gè)進(jìn)程可能需要相互通信以完成復(fù)雜的任務(wù)，而進(jìn)程間通信提供了各種機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)這種交互。

二、進(jìn)程間通信目的

??進(jìn)程間通信的主要目的包括：

1. 數(shù)據(jù)交換：允許進(jìn)程之間傳遞數(shù)據(jù)，比如傳輸文件、文本、圖像等信息。
2. 資源共享：多個(gè)進(jìn)程可以訪問(wèn)和共享同一塊內(nèi)存區(qū)域，以便協(xié)同完成某項(xiàng)任務(wù)。
3. 進(jìn)程控制：允許一個(gè)進(jìn)程控制另一個(gè)進(jìn)程的行為，比如啟動(dòng)、暫停、終止等。
4. 同步與互斥：確保多個(gè)進(jìn)程能夠按照特定的順序執(zhí)行，避免競(jìng)態(tài)條件和數(shù)據(jù)沖突。
5. 通知事件：一個(gè)進(jìn)程需要向另一個(gè)或一組進(jìn)程發(fā)送消息，通知它（它們）發(fā)生了某種事件（如進(jìn)程終止時(shí)要通知父進(jìn)程）。

三、進(jìn)程間通信分類

??以下是幾種常見(jiàn)的進(jìn)程間通信方式：

1. 管道（Pipe）：管道是一種半雙工的通信方式，用于具有親緣關(guān)系的進(jìn)程間通信。它可以是匿名管道（使用pipe系統(tǒng)調(diào)用）或命名管道（使用mkfifo命令），并且數(shù)據(jù)只能在一個(gè)方向上流動(dòng)。

2. 信號(hào)（Signal）：信號(hào)是一種異步的通信機(jī)制，用于通知進(jìn)程發(fā)生了某種事件。進(jìn)程可以向另一個(gè)進(jìn)程發(fā)送信號(hào)，比如終止信號(hào)（SIGTERM）、中斷信號(hào)（SIGINT）等。

3. 消息隊(duì)列（Message Queue）：消息隊(duì)列是一種消息傳遞機(jī)制，可以在不同進(jìn)程之間按隊(duì)列方式傳遞數(shù)據(jù)。它允許一個(gè)進(jìn)程向另一個(gè)進(jìn)程發(fā)送消息，而不需要直接的數(shù)據(jù)連接。

4. 共享內(nèi)存（Shared Memory）：共享內(nèi)存允許多個(gè)進(jìn)程訪問(wèn)同一塊物理內(nèi)存，因此它是最快的 IPC 方式之一。但需要開(kāi)發(fā)者自行解決競(jìng)爭(zhēng)條件和同步的問(wèn)題。

5. 信號(hào)量（Semaphores）：信號(hào)量是一種計(jì)數(shù)器，用于控制對(duì)共享資源的訪問(wèn)。它通常與共享內(nèi)存一起使用，以避免多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問(wèn)共享內(nèi)存時(shí)產(chǎn)生的競(jìng)爭(zhēng)條件。

6. 套接字（Socket）：套接字是一種進(jìn)程間通信的常見(jiàn)方式，可以用于不同主機(jī)之間的通信，也可以用于同一主機(jī)上不同進(jìn)程之間的通信。

四、管道

1. 什么是管道

管道（Pipe）是一種在UNIX和類UNIX系統(tǒng)中用于進(jìn)程間通信的機(jī)制。管道允許一個(gè)進(jìn)程將其輸出直接發(fā)送到另一個(gè)進(jìn)程的輸入，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)傳輸。

??管道的特點(diǎn)包括：

• 管道是一種半雙工的通信方式，數(shù)據(jù)只能在一個(gè)方向上流動(dòng)。
• 管道通常用于實(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程之間的通信，例如一個(gè)進(jìn)程的輸出連接到另一個(gè)進(jìn)程的輸入，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和處理。
• 管道的數(shù)據(jù)是以先進(jìn)先出（FIFO）的方式傳輸?shù)?，保持了?shù)據(jù)的順序性。

2. 匿名管道

（1）創(chuàng)建和關(guān)閉

?pipe() 函數(shù)

在Linux系統(tǒng)中，pipe()函數(shù)用于創(chuàng)建匿名管道，它是一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)，位于<unistd.h>頭文件中。該函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)管道，返回兩個(gè)文件描述符，一個(gè)用于讀取數(shù)據(jù)，另一個(gè)用于寫(xiě)入數(shù)據(jù)。

語(yǔ)法

#include <unistd.h>

int pipe(int pipefd[2]);

參數(shù)

• pipefd: 一個(gè)整型數(shù)組，用于存儲(chǔ)管道的文件描述符。pipefd[0]用于從管道中讀取數(shù)據(jù)，pipefd[1]用于向管道中寫(xiě)入數(shù)據(jù)。

返回值

• 若成功，返回值為0；若失敗，返回值為-1，并設(shè)置errno來(lái)指示錯(cuò)誤類型。

?創(chuàng)建匿名管道

1. 使用pipe()系統(tǒng)調(diào)用來(lái)創(chuàng)建匿名管道。pipe()系統(tǒng)調(diào)用會(huì)創(chuàng)建一個(gè)管道，返回兩個(gè)文件描述符，一個(gè)用于讀取數(shù)據(jù)，另一個(gè)用于寫(xiě)入數(shù)據(jù)。
2. 在Linux系統(tǒng)中，可以通過(guò)命令行工具或者編程語(yǔ)言來(lái)使用pipe()系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建匿名管道。
3. 以下是使用C語(yǔ)言創(chuàng)建匿名管道的示例代碼：

#include <unistd.h>

int main() {
    int pipefd[2];
    if (pipe(pipefd) == -1) {
        // 處理創(chuàng)建失敗的情況
    }
    // 現(xiàn)在pipefd[0]是用于讀取的文件描述符，pipefd[1]是用于寫(xiě)入的文件描述符
}

?關(guān)閉匿名管道

1. 匿名管道的關(guān)閉通常由操作系統(tǒng)自動(dòng)處理，當(dāng)所有指向管道的文件描述符都關(guān)閉時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉管道。
2. 在編程中，可以通過(guò)close()系統(tǒng)調(diào)用顯式地關(guān)閉管道的讀取端或?qū)懭攵恕?/li>
3. 以下是使用C語(yǔ)言關(guān)閉匿名管道的示例代碼：

#include <unistd.h>

int main() {
    int pipefd[2];
    if (pipe(pipefd) == -1) {
        // 處理創(chuàng)建失敗的情況
    }
    // 在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)關(guān)閉管道
    close(pipefd[0]); // 關(guān)閉讀取端
    close(pipefd[1]); // 關(guān)閉寫(xiě)入端
}

（2）通信方式

?父子進(jìn)程之間的通信：父子進(jìn)程可以通過(guò)匿名管道進(jìn)行通信。通常的做法是在調(diào)用fork()之后，子進(jìn)程繼承了父進(jìn)程的文件描述符，包括管道。子進(jìn)程可以關(guān)閉不需要的文件描述符，然后使用write()函數(shù)向管道中寫(xiě)入數(shù)據(jù)，父進(jìn)程則使用read()函數(shù)從管道中讀取數(shù)據(jù)。

?兄弟進(jìn)程之間的通信：兄弟進(jìn)程之間也可以通過(guò)匿名管道進(jìn)行通信。通常的做法是在調(diào)用pipe()和fork()之后，子進(jìn)程再次調(diào)用fork()創(chuàng)建兄弟進(jìn)程。然后兄弟進(jìn)程可以通過(guò)管道進(jìn)行通信，一個(gè)進(jìn)程負(fù)責(zé)寫(xiě)入，另一個(gè)進(jìn)程負(fù)責(zé)讀取。

（3）用法示例

• 在Shell腳本中，可以使用管道將一個(gè)命令的輸出傳遞給另一個(gè)命令進(jìn)行處理，比如command1 | command2。
• 在C語(yǔ)言或其他編程語(yǔ)言中，可以通過(guò)創(chuàng)建管道來(lái)實(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程之間的通信，或者在多個(gè)兄弟進(jìn)程之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換（后面進(jìn)程池會(huì)細(xì)講示例）。

（4）匿名管道的特點(diǎn)

1. 阻塞式讀寫(xiě)：

   • 當(dāng)管道讀取端為空時(shí)，嘗試從管道中讀取數(shù)據(jù)的進(jìn)程將會(huì)被阻塞，直到有數(shù)據(jù)可供讀取為止。讀取端的進(jìn)程會(huì)等待直到管道中有數(shù)據(jù)可用，或者直到收到信號(hào)中斷。
   • 當(dāng)管道寫(xiě)入端已滿時(shí)，嘗試向管道中寫(xiě)入數(shù)據(jù)的進(jìn)程將會(huì)被阻塞，直到有足夠的空間可以寫(xiě)入為止。這個(gè)時(shí)候，寫(xiě)入端的進(jìn)程會(huì)等待直到管道中有足夠的空間，或者直到收到信號(hào)中斷。

2. 數(shù)據(jù)順序性：

   • 匿名管道保證數(shù)據(jù)的順序性，數(shù)據(jù)是以先進(jìn)先出（FIFO）的方式傳輸?shù)?，從而保持了?shù)據(jù)的順序性。

3. 局限性：

   • 匿名管道通常適用于具有親緣關(guān)系的進(jìn)程間通信，無(wú)法用于無(wú)親緣關(guān)系的進(jìn)程間通信。
   • 匿名管道只能在本地進(jìn)程間通信，無(wú)法用于遠(yuǎn)程通信。

4. 單向通信：匿名管道是一種單向通信機(jī)制，數(shù)據(jù)只能在一個(gè)方向上傳輸。其中一個(gè)進(jìn)程負(fù)責(zé)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，而另一個(gè)進(jìn)程負(fù)責(zé)讀取數(shù)據(jù)。這使得匿名管道適用于一些特定的通信場(chǎng)景，如父子進(jìn)程或者兄弟進(jìn)程之間的通信。

5. 半雙工通信：匿名管道是半雙工的，意味著它可以在兩個(gè)進(jìn)程之間進(jìn)行雙向通信，但是不能同時(shí)進(jìn)行讀和寫(xiě)操作。雖然它可以實(shí)現(xiàn)雙向通信，但是在任意給定的時(shí)間點(diǎn)，數(shù)據(jù)只能在一個(gè)方向上傳輸。

6. 自動(dòng)關(guān)閉：當(dāng)所有指向管道的文件描述符全部關(guān)閉時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉管道。這樣做可以確保在程序結(jié)束時(shí)釋放資源，并且不會(huì)造成資源泄漏。

3. 運(yùn)用匿名管道建立進(jìn)程池

#include <iostream>
#include <vector>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <ctime>
#include <cstdlib>
#include <cassert>
#define PROCESS_NUM 5  // 定義常量 PROCESS_NUM 為 5

using namespace std;

// 從文件描述符 waitFd 中讀取命令
int waitCommand(int waitFd, bool &quit) {
    uint32_t command = 0;
    ssize_t s = read(waitFd, &command, sizeof(command));  // 從文件描述符中讀取命令
    if (s == 0) {  // 如果成功讀取到命令
        quit = true;  // 標(biāo)記為需要退出
        return -1;
    }
    assert(s == sizeof(uint32_t));  // 斷言讀取的字節(jié)數(shù)與命令長(zhǎng)度相等
    return command;  // 返回讀取到的命令
}

// 向指定的進(jìn)程發(fā)送命令，并在標(biāo)準(zhǔn)輸出中打印相關(guān)信息
void sendAndWakeup(pid_t who, int fd, uint32_t command) {
    write(fd, &command, sizeof(command));  // 向文件描述符中寫(xiě)入命令
    cout << "main process: call process " << who << " execute " << desc[command] << " through " << fd << endl;  // 打印相關(guān)信息
}

int main()
{
    load(); // 加載一些內(nèi)容

    vector<pair<pid_t, int>> slots; // 用于保存子進(jìn)程的PID和管道寫(xiě)端文件描述符

    // 先創(chuàng)建多個(gè)進(jìn)程
    for (int i = 0; i < PROCESS_NUM; i++)
    {
        int pipefd[2] = {0};
        assert(pipe(pipefd) == 0); // 創(chuàng)建管道并檢查是否成功

        pid_t id = fork();
        assert(id != -1); // 檢查fork()是否成功

        if (id == 0) // 子進(jìn)程邏輯
        {
            close(pipefd[1]); // 關(guān)閉寫(xiě)端
            while (true)
            {
                bool quit = false;
                int command = waitCommand(pipefd[0], quit); // 等待命令
                if (quit)
                    break; // 如果收到退出命令，則退出循環(huán)
                if (command >= 0 && command < handlerSize())
                {
                    dummyHandler(); // 執(zhí)行對(duì)應(yīng)的命令處理函數(shù)
                }
                else
                {
                    cout << "非法command: " << command << endl;
                }
            }
            exit(1);
        }
        else // 父進(jìn)程邏輯
        {
            close(pipefd[0]); // 關(guān)閉子進(jìn)程的讀端
            slots.push_back(pair<pid_t, int>(id, pipefd[1])); // 保存子進(jìn)程的PID和寫(xiě)端管道文件描述符
        }
    }

    // 父進(jìn)程派發(fā)任務(wù)
    srand((unsigned long)time(nullptr) ^ getpid() ^ 23323123123L); // 設(shè)置隨機(jī)數(shù)種子
    while (true)
    {
        int command = rand() % handlerSize(); // 隨機(jī)選擇一個(gè)任務(wù)
        int choice = rand() % slots.size(); // 隨機(jī)選擇一個(gè)子進(jìn)程
        sendAndWakeup(slots[choice].first, slots[choice].second, command); // 向選定的子進(jìn)程發(fā)送任務(wù)
        sleep(1); // 休眠一秒
    }

    // 關(guān)閉fd, 所有的子進(jìn)程都會(huì)退出
    for (const auto &slot : slots)
    {
        close(slot.second); // 關(guān)閉所有子進(jìn)程的寫(xiě)端
    }

    // 回收所有的子進(jìn)程信息
    for (const auto &slot : slots)
    {
        waitpid(slot.first, nullptr, 0); // 回收子進(jìn)程
    }
}

這段代碼是一個(gè)簡(jiǎn)單的進(jìn)程調(diào)度和通信示例，它創(chuàng)建了多個(gè)子進(jìn)程，并使用管道進(jìn)行進(jìn)程間通信，父進(jìn)程通過(guò)隨機(jī)選擇一個(gè)子進(jìn)程來(lái)派發(fā)任務(wù)。

1. 創(chuàng)建多個(gè)子進(jìn)程：

   • 使用 fork() 函數(shù)創(chuàng)建子進(jìn)程，并使用 pipe() 函數(shù)創(chuàng)建管道用于進(jìn)程間通信。
   • 父進(jìn)程將每個(gè)子進(jìn)程的 PID 和寫(xiě)端管道文件描述符保存在 slots 向量中。

2. 子進(jìn)程邏輯：

   • 子進(jìn)程關(guān)閉寫(xiě)端，然后進(jìn)入一個(gè)無(wú)限循環(huán)，不斷等待命令并執(zhí)行。
   • 當(dāng)收到命令時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的命令處理函數(shù)，如果收到退出命令則退出循環(huán)并終止子進(jìn)程。

3. 父進(jìn)程邏輯：

   • 通過(guò) srand() 來(lái)初始化隨機(jī)數(shù)種子，使得每次運(yùn)行產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)不同。
   • 進(jìn)入一個(gè)無(wú)限循環(huán)，隨機(jī)選擇一個(gè)任務(wù)和一個(gè)子進(jìn)程，然后將任務(wù)發(fā)送給選定的子進(jìn)程。
   • 每次發(fā)送完任務(wù)后，休眠一秒鐘。

4. 最后，父進(jìn)程關(guān)閉所有子進(jìn)程的寫(xiě)端，然后回收所有子進(jìn)程的信息。

4. 命名管道

（1）創(chuàng)建和關(guān)閉

?mkfifo() 函數(shù)

mkfifo() 函數(shù)用于創(chuàng)建一個(gè)FIFO（First In First Out）或者稱為命名管道，它允許進(jìn)程之間進(jìn)行通信。下面是關(guān)于 mkfifo() 函數(shù)的詳細(xì)介紹：

函數(shù)原型

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

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

參數(shù)

• pathname：要?jiǎng)?chuàng)建的命名管道的路徑名。
• mode：創(chuàng)建命名管道時(shí)設(shè)置的權(quán)限模式，通常以 8 進(jìn)制表示，比如 0666。

返回值

• 若成功，返回值為 0；若失敗，返回值為 -1，并設(shè)置errno來(lái)指示錯(cuò)誤類型。

功能
mkfifo() 函數(shù)的作用是在文件系統(tǒng)中創(chuàng)建一個(gè)特殊類型的文件，該文件在外觀上類似于普通文件，但實(shí)際上是一個(gè)FIFO，用于進(jìn)程之間的通信。這種通信方式是單向的，即數(shù)據(jù)寫(xiě)入FIFO的一端，可以從另一端讀取出來(lái)，按照先進(jìn)先出的順序。

?創(chuàng)建命名管道

1. 包含頭文件：首先需要包含相關(guān)的頭文件，以便使用相關(guān)函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

   #include <sys/types.h>
   #include <sys/stat.h>
   #include <fcntl.h>
   

2. 調(diào)用 mkfifo() 函數(shù)：使用 mkfifo() 函數(shù)創(chuàng)建命名管道。該函數(shù)原型如下：

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

   • pathname：要?jiǎng)?chuàng)建的命名管道的路徑名。
   • mode：創(chuàng)建命名管道時(shí)設(shè)置的權(quán)限模式，通常以 8 進(jìn)制表示，比如 0666。

   示例代碼：

   std::string fifoPath = "/tmp/my_named_pipe";  // 命名管道的路徑名
   mkfifo(fifoPath.c_str(), 0666); // 創(chuàng)建權(quán)限為0666的命名管道
   

3. 處理返回值：檢查 mkfifo() 的返回值，若返回 0 表示成功創(chuàng)建，若返回 -1 表示創(chuàng)建失敗，并通過(guò) errno 來(lái)獲取具體的錯(cuò)誤信息。

??注意事項(xiàng)

• 路徑名：確保要?jiǎng)?chuàng)建的命名管道路徑名合法且沒(méi)有重復(fù)。
• 權(quán)限模式：根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置合適的權(quán)限模式，確保可被需要訪問(wèn)該管道的進(jìn)程所訪問(wèn)。
• 錯(cuò)誤處理：對(duì) mkfifo() 函數(shù)的返回值進(jìn)行適當(dāng)?shù)腻e(cuò)誤處理，根據(jù)具體的錯(cuò)誤原因進(jìn)行相應(yīng)的處理和日志記錄。

4. 示例
   下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的創(chuàng)建命名管道并處理錯(cuò)誤的示例：

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <cerrno>

int main() {
    std::string fifoPath = "/tmp/my_named_pipe";  // 命名管道的路徑名

    if (mkfifo(fifoPath.c_str(), 0666) == -1) {
        if (errno == EEXIST) {
            std::cerr << "Named pipe already exists" << std::endl;
        } else {
            perror("Error creating named pipe");
        }
    } else {
        std::cout << "Named pipe created successfully" << std::endl;
    }

    return 0;
}

?? 使用命名管道進(jìn)行讀寫(xiě)操作：在打開(kāi)命名管道后，可以通過(guò) read() 或 write() 函數(shù)對(duì)其進(jìn)行讀寫(xiě)操作。

?關(guān)閉命名管道

1. 關(guān)閉命名管道：當(dāng)進(jìn)程使用完畢命名管道后，需要調(diào)用 close() 函數(shù)來(lái)關(guān)閉文件描述符，釋放相關(guān)資源。

   close(fd);  // 關(guān)閉命名管道
   

2. 注意事項(xiàng)

   • 關(guān)閉順序：如果有多個(gè)文件描述符指向同一個(gè)命名管道，需要依次關(guān)閉這些文件描述符，直到所有相關(guān)資源都得到釋放。

3. 示例
   下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的示例，演示了關(guān)閉命名管道的過(guò)程：

#include <iostream>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <cerrno>

int main() {
    int fd = open("/tmp/my_named_pipe", O_RDONLY);  // 以只讀方式打開(kāi)命名管道

    // 進(jìn)行讀取操作...

    if (close(fd) == -1) {
        perror("Error closing named pipe");
    } else {
        std::cout << "Named pipe closed successfully" << std::endl;
    }

    return 0;
}

總之，關(guān)閉命名管道是確保在進(jìn)程使用完畢后釋放相關(guān)資源的重要步驟。通過(guò)調(diào)用 close() 函數(shù)可以關(guān)閉文件描述符，釋放命名管道相關(guān)的資源。

（2）通信方式

1. 單向通信：
   命名管道提供了一種單向通信的方式，一個(gè)進(jìn)程可以向管道中寫(xiě)入數(shù)據(jù)，而另一個(gè)進(jìn)程則可以從管道中讀取數(shù)據(jù)。這種通信方式適用于需要單向數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)景。

2. 持久性：
   命名管道與匿名管道不同之處在于，它以文件的形式存在于文件系統(tǒng)中，具有持久性。即使管道的創(chuàng)建進(jìn)程終止，命名管道仍然存在，其他進(jìn)程可以繼續(xù)使用該管道進(jìn)行通信。

3. 阻塞和非阻塞：
   在進(jìn)行命名管道通信時(shí)，可以選擇阻塞或非阻塞模式。在阻塞模式下，如果讀取進(jìn)程嘗試從空管道中讀取數(shù)據(jù)，它將被阻塞直到有數(shù)據(jù)可讀；而在非阻塞模式下，讀取進(jìn)程將立即返回一個(gè)錯(cuò)誤，從而避免阻塞。

（3）用法示例

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的示例，演示了兩個(gè)進(jìn)程通過(guò)命名管道進(jìn)行通信的方式：

進(jìn)程 A 寫(xiě)入數(shù)據(jù)到命名管道

int fd = open("/tmp/my_named_pipe", O_WRONLY);  // 以只寫(xiě)方式打開(kāi)命名管道
write(fd, "Hello, named pipe!", 18);  // 向管道中寫(xiě)入數(shù)據(jù)
close(fd);  // 關(guān)閉命名管道

進(jìn)程 B 從命名管道讀取數(shù)據(jù)

int fd = open("/tmp/my_named_pipe", O_RDONLY);  // 以只讀方式打開(kāi)命名管道
char buffer[50];
read(fd, buffer, 50);  // 從管道中讀取數(shù)據(jù)
close(fd);  // 關(guān)閉命名管道

（4）命名管道的特點(diǎn)

1. 持久性：命名管道以文件的形式存在于文件系統(tǒng)中，并且具有持久性。即使創(chuàng)建了命名管道的進(jìn)程終止，該管道仍然存在于文件系統(tǒng)中，其他進(jìn)程可以繼續(xù)使用它進(jìn)行通信。

2. 單向通信：命名管道提供單向通信的能力，允許一個(gè)進(jìn)程向管道中寫(xiě)入數(shù)據(jù)，而另一個(gè)進(jìn)程則可以從管道中讀取數(shù)據(jù)。這種單向通信模式適用于需要單向數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)景。

3. 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸：命名管道允許實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸，寫(xiě)入管道的數(shù)據(jù)會(huì)立即被讀取進(jìn)程獲取，從而實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)通信的能力。

4. 阻塞和非阻塞模式：對(duì)于讀取和寫(xiě)入操作，命名管道可以選擇阻塞或非阻塞模式。在阻塞模式下，讀取進(jìn)程將被阻塞直到有數(shù)據(jù)可讀，而在非阻塞模式下，讀取進(jìn)程將立即返回錯(cuò)誤，避免阻塞。

5. 簡(jiǎn)單易用：使用命名管道進(jìn)行進(jìn)程間通信相對(duì)簡(jiǎn)單，只需通過(guò)類似文件操作的方式打開(kāi)、讀取和關(guān)閉管道即可完成通信過(guò)程。

6. 適用范圍廣泛：命名管道適用于各種場(chǎng)景，例如實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)共享、進(jìn)程之間的控制和協(xié)調(diào)等。

5. 匿名管道與命名管道的區(qū)別

匿名管道和命名管道分別適用于不同的通信需求。
?匿名管道適用于有親緣關(guān)系的父子進(jìn)程間的通信。
?命名管道更適合不相關(guān)進(jìn)程間的通信，且具有持久性和更靈活的應(yīng)用方式。

1. 匿名管道：

• 單向通信：匿名管道只能支持單向通信，即數(shù)據(jù)只能從一個(gè)進(jìn)程流向另一個(gè)進(jìn)程，無(wú)法實(shí)現(xiàn)雙向通信。
• 存在于內(nèi)存中：匿名管道存在于內(nèi)存中，并且只能用于相關(guān)進(jìn)程之間的通信。一旦相關(guān)進(jìn)程終止，管道也會(huì)自動(dòng)被銷毀。
• 只能用于父子進(jìn)程間通信：匿名管道通常用于父子進(jìn)程之間的通信，因?yàn)樗笸ㄐ诺倪M(jìn)程具有一定的親緣關(guān)系。
• 通常用于shell命令間的通信：在Unix/Linux系統(tǒng)中，匿名管道經(jīng)常用于將一個(gè)命令的輸出傳遞給另一個(gè)命令作為輸入。

2. 命名管道：

• 持久性：命名管道以文件的形式存在于文件系統(tǒng)中，具有持久性，即使創(chuàng)建管道的進(jìn)程終止，管道依然存在，其他進(jìn)程也可以訪問(wèn)和使用它。
• 可用于不相關(guān)的進(jìn)程通信：命名管道可以用于不相關(guān)的進(jìn)程之間的通信，這些進(jìn)程可以位于不同的終端或主機(jī)上。
• 支持阻塞和非阻塞模式：命名管道可以選擇阻塞或非阻塞模式進(jìn)行讀寫(xiě)操作。
• 適用于多種場(chǎng)景：命名管道適用于需要不相關(guān)進(jìn)程之間進(jìn)行通信的各種場(chǎng)景，例如進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)共享、控制和協(xié)調(diào)等。

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