IPC（进程间通信）之管道详解

linux和windows中都有

管道和共享内存（最快的IPC）区别：

1.管道一次通信四次数据拷贝：由用户空间的buf中将数据拷贝到内核中->内核将数据拷贝到内存中->内存到内核->内核到用户空间的buf。而共享内存则只拷贝两次数据：用户空间到内存 -> 内存到用户空间。

2.管道用循环队列实现，连续传送数据可以不限大小。共享内存每次传递数据大小是固定的；

3.共享内存可以随机访问，管道只能顺序读写；

 

匿名管道

在具有公共祖先的进程之间进行通信。通信跟随进程消亡，所以是只存在于内存的临时文件。由于这种文件没有文件名，不能被非亲进程所打开，只能用于亲属进程间的通信，所以这种没有名称的文件形成的通信管道叫做“匿名管道”。

 

原理：创建子进程会复制父进程包括文件在内的一些资源。如果父进程创建子进程之前创建了一个文件，那么这个文件的描述符就会被之后创建的子进程所共享，父、子进程可以通过这个文件进行通信。如果通信的双方一方只能进行读操作，而另一方只能进行写操作，那么这个文件就是一个只能单方向传送消息的管道。

 

实现：进程通过调用函数pipe()创建一个管道。pipe()函数的功能就是创建一个内存文件，但与创建普通文件的函数不同，函数pipe()将为进程返回这个文件的两个文件描述符。其中，一个只读属性的文件描述符，一个只写属性的文件描述符，即进程通过fildes[0]只能进行文件的读操作，而通过fildes[1]只能进行文件的写操作。确定传输方向后，一方关闭fildes[0]，一方关闭（close()）文件描述符fildes[1]，于是管道的连接情况就变成如下情况的单向传输管道。

 

父进程创建管道

父进程创建子进程后，管道也被共享

通信一方关闭读，一方关闭写。方法：close（）文件描述符

局限性：建立在内存中，所以它的容量不可能很大；传送的是无格式字节流，要求使用管道的双方实现必须对传输的数据格式进行约定。

 

 

命名管道

在实际文件系统上真正的文件，所以它可以在任意进程之间实现通信。

由于命名管道严格遵守先进先出的原则进行传输数据，所以这种管道也叫做FIFO文件。

由于需要由管道自身来保证通信进程间的同步，命名管道也是一个只能单方向访问的文件。

原理：也就是说，命名管道提供了一个路径名与之关联，以FIFO的文件形式存在于文件系统中，在文件系统中产生一个物理文件，其他进程只要访问该文件路径，就能彼此通过管道通信。在读数据端以只读方式打开管道文件，在写数据端以只写方式打开管道文件。

与普通文件的区别：

普通文件无法实现字节流方式管理，多进程访问资源冲突；
FIFO文件采用字节流方式管理，遵循先入先出原则，不涉及共享资源访问。
操作流程为：mkfifo -> open -> read（write） -> close ->unlink。