“休息过长就会发霉。”--沃尔特·司各特

在讲述完毕Linux中的基础IO之后，我们要来到Linux中很重要的一个模块，即进程间通信。

目录

1.引入

2.管道

2.1内容

2.2原理

2.3操作

2.3.1匿名管道的创建

2.3.2命名管道的创建

1.引入

进程间通信（ipc）是指：操作系统为用户提供的几种进程间通信方式，让进程之间可以实现通信功能。现在的问题是，进程间为什么不能直接进行通信，而需要操作系统提供通信方式。

这个问题的答案和之前的提到的内容有关，我们知道：进程在访问数据的时候都是通过地址来访问的，然而一个进程中的地址都是虚拟地址，在经过页表映射之后才可以访问实际的物理地址。

因此当一个进程想要给另外一个进程传递数据（进程间通信）的时候，就需要将空间地址传递给对方。但是就接收数据的进程而言，它其中的页表映射内容和发送数据进程的页表内容大相径庭，所以接收数据的进程无法访问到具体的数据地址。

该设计的初衷是让进程具有独立性（稳定）与之伴随着的问题便是：进程间的通信无法直接完成。所以需要操作系统来提供一些相关的进程间通信方式：管道、共享内存、消息队列和信号量。

2.管道

2.1内容

管道的作用：用于实现数据（资源）的传输。

管道的特性：半双工通信--可以选择方向的单向通信（同一时间不能既发送数据又接收数据），正如其名，管道里的流水既可以流出也可以流入，但无法同一时间既流出又流入。

管道的本质：内核中的一块缓冲区（内核空间中的内存--由系统进行管理）

管道的分类：

• 匿名管道：管道没有标识符，无法被其他进程找到，只能做拥有具有亲缘关系的进程间通信；
• 命名管道：管道具有标识符，能够被其他进程找到，可以做用于同意主句的任意进程间通信。

2.2原理

匿名管道的原理：父进程创建了一个匿名管道之后，会收到匿管道对应的文件描述符，进而可以对匿名管道中的内容做增删查改等基本操作。而当子进程创建出来之后，子进程复制父进程，则会复制到同一个匿名管道的操作句柄，进而也可以对其进行基本的操作。

如此操作之后，则会产生数据交互区，即实现了父子进程间的通信。其中发送数据就是向管道写入数据，接受数据就是从管道读取数据。

不过值得注意的是，刚才有提到管道的“文件描述符”这一名词，这是因为管道本质上是一种特殊的文件，因为Linux中一切皆文件。但是管道并不是传统意义上的磁盘文件，它的本质是内存。

命名管道的原理：本质上也是内核中的一块缓冲区。与匿名管道不同的便是，它在创建的时候有名字，可以用于同一主机上任意进程间通信。其余的原理基本同匿名管道。

2.3操作

2.3.1匿名管道的创建

int pipe(int pipefd[2]);

pipe接口的功能是创建一个匿名管道，并通过参数返回管道的两个操作句柄。其中pipefd是一个具有两个整形元素的数据，内部创建管道会将相关的描述符存储在数据之中。

• pipefd[0] -- 用于从管道中读取数据；
• pipefd[1] -- 用于从管道中写入数据。

返回值：创建成功返回0，失败返回-1。注意创建匿名管道之前，一定要在创建子进程之前。

在了解匿名管道的概念和操作之后，我们照旧通过代码来对上述内容进行一个简单的实践。

最后执行上述代码，我们在终端上得到这样的结果：

可以明显的观察到，子进程1对管道写入了数据，子进程2对管道中的数据进行了读取。这样的结果很好的阐明了：管道对于进程间通信的实现方式。

值得注意的是：当管道中的读端被关闭之后，持续向管道写入数据会导致进程崩溃，因为管道能容纳的数据有限，只存不取（只写不读）会产生数据过多，管道无法存储。因此当进程不在读取管道中的数据时，此时向管道写入数据时没有意义的，系统将进程结束--进程崩溃。

而当管道中的写端被关闭之后，则当读取完管道中的数据之后，不会产生阻塞，会返回0。这意味着当我们通过read返回得到0时，说明管道中的数据已经被读取完，无法读取到新的数据了已经。因此，我们也可以通过read的返回值，来决定什么时候停止从管道读取数据。（有些人永远等不来~）

2.3.2命名管道的创建

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

mkfifo接口的功能时创建一个命名管道，会依赖pathname参数建立特殊的FIFO文件，mode则是管道文件的访问权限。

创建成功则返回0，失败则返回-1。

照例我来通过代码对命名管道的接口进行实践：

我们向创建一个read_pipe.c文件，其中代码如上图所示，目的是从创建的管道文件中读取数据。

在此之后，我们创建一个write_pipe.c文件，来向管道写入数据，程序内容如上图所示。

生成可执行程序之后，我们复制终端，在两个终端上分别进行读写操作，发现程序运行良好，很好的实现的进程通信的目的。（结果不做展示，望大家自我实践）

值得注意的是，对于命名管道：如果我单独打开两个可执行程序，即只向管道读取数据或是只向管道写入数据会造成阻塞，直到管道被其他任意进程以另一种方式打开，进程才能继续运行。

造成这样结果的原因也十分简单，我们可以从管道的作用来理解，管道本身的作用便是实现进程间通信，若是进程间不存在通信，则会阻塞直到通信开始。这样的设计有助于节省空间，因为当一个管道不同时具备读写（即管道不通信），就没必要为其开辟对应的缓冲区。

除上述讲到的命名管道特性外，匿名管道具有的特性，命名管道都具有。