pipe管道

回顧：
進程間通訊方式：
信號，管道
消息隊列，共享內存，信號量
sokcet

信號：
本質就是軟中斷
signal(信號，函數指針);
void func(int);
kill(pid,signo);
raise(signo);
alarm(seconds);
pause();

kill -9 PID

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管道：
1.基本概念：
管道本質上仍是以文件做爲通訊的媒介，該文件比較特殊，叫管道文件
管道分爲兩類：
無名管道(pipe)和有名管道(fifo)
有名管道：由程序員手動建立，實現任意兩個進程之間的通訊
無名管道：調用系統函數建立，實現父子進程間的通訊。

無名管道的建立與關閉：
管道是基於文件描述符的通訊方式，當一個管道創建時，它會建立兩個文件描述符fd[0]和fd[1]，其中fd[0]固定用於讀管道，fd[1]固定寫管道，這樣構成一個半雙工的通道。

管道關閉時，只需將這兩個文件描述符關閉便可，使用close函數。

管道建立函數：
int pipe(int pipefd[2]);
功能：用於內核中建立無名管道
pipefd:整形數組，用來存放管道的讀寫文件描述符
pipefd[0]:用來存放讀端的文件描述符
pipefd[1]:用來存放寫端的文件描述符
返回：
成功返回0
失敗返回-1，errno被設置

管道讀寫說明：
用pipe()這個函數建立的管道兩端處於同一進程之中，所以，在實際中沒有太大意義。
一般的作法：先建立一個管道，再經過fork()函數建立一個子進程，子進程會繼承父進程所建立的管道，爲了實現父子進程間的通訊，須要把無關的讀端或寫端的文件描述符關閉。


管道的特色：
pipe建立的管道是阻塞方式的。
去讀一個管道，若是管道里沒有數據，則阻塞，直到有數據可讀
往管道中寫數據，若是管道不可寫，則阻塞，直到文件可寫。
數據寫到管道的寫端，內核會把這些數據緩存，直到有進程來讀。
數據一旦被讀走，就沒有了。


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有名管道
爲了克服無名管道的缺點，提出了有名管道。
該管道用於不一樣進程之間的通訊，它提供了一個路徑名與之關聯，以FIFO的文件形式存在於文件系統
在創建了管道以後，兩個進程就能夠把它看成普通文件同樣進行讀寫操做，不支持lseek定位操做
要注意的是，有名管道的名字存在於文件系統中，內容放在內存中。
mkfifo f1.pipe

1.有名管道的建立
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
pathname:是一個普通的路徑名，也就是建立後FIFO文件的名字
mode:與打開普通文件open()函數中的mode參數相同
1.0666，0777，0644...
2.S_IRUSR S_IWGRP S_IXOTH...
返回值：成功返回0
失敗返回-1，errno被設置

注：若是mkfifo的第一個參數是個已經存在的路徑名時，會返回EEXIST錯誤
因此，通常最典型的寫法是調用代碼首先檢查是否返回該錯誤，若是確實返回該錯誤，那麼只須要調用打開FIFO的函數就能夠了。

2.有名管道的打開規則：
有名管道比無名管道多了一個打開操做：open()


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共享內存：
共享內存是以一塊內存做爲IPC交互的媒介，這塊內存由內核維護和管理，容許其它進程映射，共享內存效率是最高的。

1.共享內存的操做流程：
1.建立/獲取它共享內存
2.映射共享內存，即把指定的共享內存映射到進程的地址空間用於訪問。
3.正常使用
4.解除映射
5.若是確保再也不使用，刪除共享內存對像

2.相關的API函數
1.shmget函數
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
功能：主要用於建立/獲取共享內存段
第一個參數：key,標識共享內存的鍵值（就像文件的標識是文件名）
第二個參數：要創建的共享內存的長度
第三個參數：有效的標誌有IPC_CREAT和IPC_EXCL,與open()函數的O_CREAT與O_EXCL至關。
IPC_CREAT：若是共享內存不存在，則建立一個
IPC_EXCL:與IPC_CREAT搭配使用，若是存在，建立失敗

返回值：成功返回一個shmid（相似於打開/建立一個文件得到文件描述符同樣）
失敗返回-1，errno被設置
注：
當新建立共享內存時，通常狀況下第三個參數是：0666 | IPC_CREAT | IPC_EXCL

2.ftok()函數
key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
功能：根據文件路徑和項目編號生成key值
第一個參數：字符串形式的文件路徑，要求文件必須存在，且可訪問。
第二個參數：整型的項目編號，要求必須是非0，低8位被使用，通常寫一個字符代替
返回值：成功返回key_t類型的key值
失敗返回-1，errno被設置

3.shmat函數
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);
功能：用於映射共享內存到進程的地址空間
第一個參數：shmid,共享內存的ID，shmget()函數的返回值
第二個參數：shmaddr,將共享內存映射到指定的地址，給NULL/0由系統指定
第三個參數：shmflg,默認給0便可，表示共享內存可讀可寫
返回值：成功返回共享內存的映射地址
失敗返回-1，errno被設置

4.shmdt函數
int shmdt(const void *shmaddr);
功能：用於取消共享內存與用戶進程的映射
參數：shmaddr:就是shmat的返回值

5.shmctl函數
int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);
功能：用於對指定的共享內存執行指定的操做
第一個參數：shmid共享內存的ID，即shmget()返回值
第二個參數：cmd,操做命令
IPC_RMID ---刪除共享內存，此時第三個參數給NULL便可
第三個參數：buf結構體指針
返回值：成功返回0
失敗返回-1，errno被設置

3.相關命令
ipcs -m


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消息隊列
1.基本概念：
消息隊列就是在系統內核中保存的一個用來保存消息的隊列，這個隊列不是簡單的先進先出，還能夠控制消息更爲靈活。

2.基本通訊流程
1.獲取key值，使用ftok()函數
2.建立/獲取消息隊列，使用msgget()函數
3.發送/接收消息，使用msgsnd()函數和msgrcv()函數
4.若是再也不使用，刪除消息隊列，使用msgctl()函數



3.相關API函數
1.msgget()函數
int msgget(key_t key, int msgflg);
功能：主要用於建立/獲取消息隊列
第一個參數：key，ftok()的返回值
第二個參數：msgflg消息隊列的建立標誌
IPC_CREAT 建立
IPC_EXCL 與IPC_CREAT搭配使用，若消息隊列存在，則建立失敗
返回值：成功返回消息隊列的ID，失敗返回-1，errno被設置
注：
當建立新的消息隊列時，須要指定權限，如0644

2.msgsnd()函數
int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);
功能：主要用於向指定的消息隊列發送指定的消息
第一個參數：msqid消息隊列的ID，msgget的返回值
第二個參數：msgp消息的首地址
消息的通常形式以下：
struct msgbuf {
long mtype; /* 消息類型, 必須大於0 */
char mtext[1]; /* 消息內容，可使用其它的數據類型 */
};
第三個參數：msgsz消息的大小，是指定的消息結構體中的內容的大小，不包括消息類型
第四個參數：發送的標誌，通常給0便可
返回值：成功返回0，失敗返回-1

3.msgrcv()函數
ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp,int msgflg);
功能：主要用於從消息隊列中接受消息存到指定的位置
第一個參數：msqid消息隊列的ID，msgget的返回值
第二個參數：消息的首地址(表示存到哪裏去)
第三個參數：消息的大小
第四個參數：消息的類型
0 ---表示接受消息隊列中的第一個消息
>0 ---表示接受消息隊列中的第一個類型爲msgtyp的消息
<0 ---表示接受消息隊列中的第一個小於等於msgtyp絕對值的消息，其中最小的類型優先讀取。

第五個參數：接受的標誌，通常給0便可
返回值：成功返回實際接受的數據大小，失敗返回-1，errno被設置

4.msgctl()函數
int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);
第一個參數：msqid消息隊列的ID，msgget的返回值
第二個參數：cmd操做命令
IPC_RMID 刪除消息隊列，此時第三個參數給NULL便可。
第三個參數：結構指針

返回值：成功返回0，失敗返回-1，errno被設置

4.相關命令
ipcs -q


做業：
1.寫一個代碼嘗試求管道的大小
2.往共享內存中寫數據除了memcpy其它的方式
3.寫一個程序從消息隊列中收消息

 

 

 

/*************************************************************************
> File Name: fifo.c
> Author: csgec
> Mail: longer.zhou@gmail.com
> Created Time: Wed 10 Aug 2016 11:32:55 AM CST
************************************************************************/

#include<stdio.h>
#include<errno.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>
int main(int argc,char **argv)
{
int fd;
if(argc < 2)
{
printf("Usage: ./a.out path \n");
exit(-1);
}
if(mkfifo(argv[1],0666) < 0 && errno != EEXIST)
{
perror("mkfifo");
exit(-1);
}
fd = open(argv[1],O_WRONLY);
if(fd < 0)
{
perror("open");
exit(-1);
}
char *str = "hello fifo";
int r = write(fd,str,strlen(str));
printf("r = %d\n",r);
printf("建立FIFO成功\n");

}

 

/*************************************************************************
> File Name: fifo.c
> Author: csgec
> Mail: longer.zhou@gmail.com
> Created Time: Wed 10 Aug 2016 11:32:55 AM CST
************************************************************************/

#include<stdio.h>
#include<errno.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>
int main(int argc,char **argv)
{
int fd;
if(argc < 2)
{
printf("Usage: ./a.out path \n");
exit(-1);
}
if(mkfifo(argv[1],0666) < 0 && errno != EEXIST)
{
perror("mkfifo");
exit(-1);
}
fd = open(argv[1],O_RDONLY);
if(fd < 0)
{
perror("open");
exit(-1);
}
char buf[1024];
int r = read(fd,buf,sizeof(buf));
printf("r = %d\n",r);
printf("讀到的內容是:%s\n",buf);

}

 

 

 

/*************************************************************************
> File Name: pipe.c
> Author: csgec
> Mail: longer.zhou@gmail.com
> Created Time: Wed 10 Aug 2016 10:04:54 AM CST
************************************************************************/

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
int main()
{
pid_t pid;
int pipefd[2] = {0};

int res = pipe(pipefd);
char buf[1024] = {0};
if(res == -1)
{
perror("pipe");
exit(-1);
}
printf("fd[0] = %d\n",pipefd[0]);
printf("fd[1] = %d\n",pipefd[1]);

pid = fork();
if(pid < 0)
{
perror("fork");
exit(-1);
}
else if(pid == 0)
{
close(pipefd[1]);

int r = read(pipefd[0],buf,sizeof(buf));
printf("我是子進程，我讀到%d個字節，內容是 ：%s\n",r,buf);
close(pipefd[0]);
exit(0);
}
else
{
close(pipefd[0]);
char *str = "hello world";
int r = write(pipefd[1],str,strlen(str));
printf("我是父進程，成功寫入%d個字節，寫入的內容是%s\n",r,str);
close(pipefd[1]);
waitpid(pid,NULL,0);
}

}

 

 

#include<stdio.h>
#include<errno.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>
int main(int argc,char **argv)
{
int fd;
if(argc < 2)
{
printf("Usage: ./a.out path \n");
exit(-1);
}
if(mkfifo(argv[1],0666) < 0 && errno != EEXIST)
{
perror("mkfifo");
exit(-1);
}
fd = open(argv[1],O_WRONLY);
if(fd < 0)
{
perror("open");
exit(-1);
}
char *str = "hello fifo";
int r = write(fd,str,strlen(str));
printf("r = %d\n",r);
printf("建立FIFO成功\n");

}