在unix系统上最早的IPC形式为管道,管道的创建使用pipe函数:
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#include
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int pipe(int pipefd[2]);
该函数创建一个单向的管道,返回两个描述符 pipefd[0],和pipefd[1],pipefd[0]用于读操作,pipefd[1]用于写操作。该函数一般应用在父子进程(有亲缘关系的进 程)之间的通信,先是一个进程创建管道,再fork出一个子进程,然后父子进程可以通过管道来实现通信。
管道具有以下特点:
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;
只能用于父子进程或者兄弟进程之间(具有亲缘关系的进程);
单独构成一种独立的文件系统:管道对于管道两端的进程而言,就是一个文件,但它不是普通的文件,它不属于某种文件系统,而是自立门户,单独构成一种文件系统,并且只存在与内存中。
数据的读出和写入:一个进程向管道中写的内容被管道另一端的进程读出。写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾,并且每次都是从缓冲区的头部读出数据。
函数pipe一般使用步骤如下:
1.pipe创建管道;
2.fork创建子进程;
3.父子进程分别关闭掉读和写(或写和读)描述符;
4.读端在读描述符上开始读(或阻塞在读上等待写端完成写),写端开始写,完成父子进程通信过程。
一个简单的通信实现(来自linux man手册的修改)
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#include
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#include
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#include
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#include
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#include
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#include
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int main(int argc, char *argv[])
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{
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int pipefd[2];
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pid_t cpid;
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char buf[128];
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int readlen;
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if (argc != 2) {
-
fprintf(stderr, "Usage: %s \n", argv[0]);
-
return -1;
-
}
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if (pipe(pipefd) < 0) {
-
fprintf(stderr, "pipe: %s\n", strerror(errno));
-
return -1;
-
}
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cpid = fork();
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if (cpid < 0) {
-
fprintf(stderr, "fork: %s\n", strerror(errno));
-
return -1;
-
}
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if (0 == cpid) {
-
close(pipefd[1]);
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readlen = read(pipefd[0], buf, 128);
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if (readlen < 0) {
-
fprintf(stderr, "read: %s\n", strerror(errno));
-
return -1;
-
}
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write(STDOUT_FILENO, buf, readlen);
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write(STDOUT_FILENO, "\n", 1);
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close(pipefd[0]);
-
return 0;
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} else {
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close(pipefd[0]);
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sleep(2);
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write(pipefd[1], argv[1], strlen(argv[1]));
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close(pipefd[1]);
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wait(NULL);
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return 0;
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}
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}
运行时将打印命令行输入参数,打印将在父进程睡眠2秒之后,子进程将阻塞在读,直到父进程写完数据,可见管道是有同步机制的,不需要自己添加同步机制。如果希望两个进程双向数据传输,那么需要建立两个管道来实现。
管道最大的劣势就是只能在拥有共同祖先进程的进程之间通信,在无亲缘关系的两个进程之间没有办法使用,不过有名管道FIFO解决了这个问题。FIFO类似 于pipe,也是只能单向传输数据,不过和pipe不同的是他可以在无亲缘关系的进程之间通信,它提供一个路径与之关联,所以只要能访问该路径的进程都可 以建立起通信,类似于前面的共享内存,都提供一个路径与之关联。
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#include
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#include
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int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
pathname 为系统路径名,mode为文件权限位,类似open函数第二个参数。
打开或创建一个新的fifo是先调用mkfifo,当指定的pathname已存在fifo时,mkfifo返回EEXIST错误,此时再调用open函数。
下面来使用mkfifo实现一个无亲缘关系进程间的双向通信,此时需要建立两个fifo,分别用于读写。服务进程循环的读并等待客户进程写,之后打印客户进程传来数据并向客户进程返回数据;客户进程向服务器写数据并等待读取服务进程返回的数据。
server process:
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#include
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#include
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#include
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#include
-
#include
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#include
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#include "slnipc.h"
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int main(int argc, const char *argv[])
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{
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int rc;
-
int wr_fd, rd_fd;
-
char sendbuf[128];
-
char recvbuf[128];
-
rc = mkfifo(SLN_IPC_2SER_PATH, O_CREAT | O_EXCL);
-
if ((rc < 0 ) && (errno != EEXIST)) {
-
fprintf(stderr, "mkfifo: %s\n", strerror(errno));
-
return -1;
-
}
-
rc = mkfifo(SLN_IPC_2CLT_PATH, O_CREAT | O_EXCL);
-
if ((rc < 0 ) && (errno != EEXIST)) {
-
fprintf(stderr, "mkfifo: %s\n", strerror(errno));
-
return -1;
-
}
-
wr_fd = open(SLN_IPC_2CLT_PATH, O_RDWR, 0);
-
if (wr_fd < 0) {
-
fprintf(stderr, "open: %s\n", strerror(errno));
-
return -1;
-
}
-
rd_fd = open(SLN_IPC_2SER_PATH, O_RDWR, 0);
-
if (rd_fd < 0) {
-
fprintf(stderr, "open: %s\n", strerror(errno));
-
return -1;
-
}
-
for (;;) {
-
rc = read(rd_fd, recvbuf, sizeof(recvbuf));
-
if (rc < 0) {
-
fprintf(stderr, "read: %s\n", strerror(errno));
-
continue;
-
}
-
printf("server recv: %s\n", recvbuf);
-
snprintf(sendbuf, sizeof(sendbuf), "Hello, this is server!\n");
-
rc = write(wr_fd, sendbuf, strlen(sendbuf));
-
if (rc < 0) {
-
fprintf(stderr, "write: %s\n", strerror(errno));
-
continue;
-
}
-
}
-
close(wr_fd);
-
close(rd_fd);
-
return 0;
-
}
client process
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#include
-
#include
-
#include
-
#include
-
#include
-
#include
-
#include "slnipc.h"
-
int main(int argc, const char *argv[])
-
{
-
int rc;
-
int rd_fd, wr_fd;
-
char recvbuf[128];
-
char sendbuf[128];
-
if (argc != 2) {
-
fprintf(stderr, "Usage: %s \n", argv[0]);
-
return -1;
-
}
-
snprintf(sendbuf, sizeof(sendbuf), "%s", argv[1]);
-
wr_fd = open(SLN_IPC_2SER_PATH, O_RDWR, 0);
-
if (wr_fd < 0) {
-
fprintf(stderr, "open: %s\n", strerror(errno));
-
return -1;
-
}
-
rd_fd = open(SLN_IPC_2CLT_PATH, O_RDWR, 0);
-
if (rd_fd < 0) {
-
fprintf(stderr, "open: %s\n", strerror(errno));
-
return -1;
-
}
-
rc = write(wr_fd, sendbuf, strlen(sendbuf));
-
if (rc < 0) {
-
fprintf(stderr, "write: %s\n", strerror(errno));
-
return -1;
-
}
-
rc = read(rd_fd, recvbuf, sizeof(recvbuf));
-
if (rc < 0) {
-
fprintf(stderr, "write: %s\n", strerror(errno));
-
return -1;
-
}
-
printf("client read: %s\n", recvbuf);
-
close(wr_fd);
-
close(rd_fd);
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return 0;
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}
服务器先启动运行,之后运行客户端,运行结果
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# ./server
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server recv: hi,this is fifo client
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# ./client "hi,this is fifo client"
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client read: Hello, this is server!
这里有一些类似于socket实现进程间通信过程,只是fifo的读写描述符是两个,socket的读写使用同一个描述符。fifo的出现克服了管道的只 能在有亲缘关系的进程之间的通信。和其他的进程间通信一直,fifo传送的数据也是字节流,需要自己定义协议格式来解析通信的数据,可以使用socket 章节介绍的方式来实现的通信协议。
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