Unix 进程间通信 IPC

Unix进程间通信IPC

Unix进程间通信，通常有以下几种方式：

1）管道 pipe

2）命名管道 named pipe

3）消息队列

4）信号量

5）共享内存

6）Unix域套接字

7）网络socket

简单介绍下几种通信方式各自的特点：

1）管道：经典简单。但要求两个进程存在某种关系，通常是父子进程间通信。一个pipe()返回两个文件描述符，父子进程点对点使用。

2）命名管道：简单。要求进程知道管道的名字才能使用。区别于管道是只在内存中创建空间，命名管道可以在文件系统中看到。

3）消息队列：顾名思义，区别于点对点的管道，消息队列可以多个进程都可以读写。

4）信号量：类似于一个计数器，多个进程对共享对象的访问。PV的加减操作，多见于二元信号量，类似锁。

5）共享内存：多个进程有大量信息要通信，适合用共享存储方式，通信速度快。俩进程地址空间映射同一片物理内存空间，使用需要注意加锁或用信号量控制。

6）Unix域套接字：适用于同一台机器两个进程通信，比走网络套接字更高效，不会丢失数据。

7）网络套接字：走网络协议的套接字通信。

理论大都抽象枯燥，结合具体代码示例会让知识有血有肉。这里介绍下管道、命名管道。

管道 pipe

命令函数手册 man pipe

管道通常使用pipe()，这个函数可以创建一个管道，并得到两个文件描述符– f[0]是读，f[1]是写，一个给父进程用，一个给子孙进程用。这样通过fork()以后，子孙进程继承了父进程这俩文件描述符。ok，这样父子进程就可以开始通信了。

我们经常会在shell中使用管道命令，一个竖杠| 。比如：

grep xx * | grep sth

这在内部实现即是通过fork进程和进程之间pipe通信的例子。

pipe 代码示例父写子读的例子

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(void){

    int fd[2];
    char str[1024] = "hello world";
    char buf[1024];

    int pret = pipe(fd);
    if(pret < 0){
        printf("%s\n", "pipe create err");
        return pret;
    }

    pid_t pid;
    pid = fork();
    // 父写子读pipe
    if(pid > 0){// 父进程
        close(fd[0]);// 关闭读
        write(fd[1], str, strlen(str));// 往pipe里写
        printf("父进程写fd[1]=%d\n", fd[1]);
        close(fd[1]);
        wait(NULL);

    } else if(pid == 0){// 子进程
        close(fd[1]);// 关闭写
        read(fd[0], buf, sizeof(buf));// 从pipe里读
        printf("子进程读fd[0]=%d\nstr is %s\n", fd[0], buf);
        close(fd[0]);

    } else {
        printf("%s\n", "fork fail");
        return -1;
    }

    return 0;
}

named pipe 代码示例

可以先在shell中创建一个命名管道，并能在文件系统中查看到该管道类型的文件 prw-r–r– p表示管道类型

# mkfifo fifo1

# ls -l fifo1

两个进程，一个表示读，一个表示写

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

// 读 
int main(void){

    int fd;
    int len;
    char str[1024];

    fd = open("fifo1", O_RDWR);
    len = read(fd, str, 1024);

    // 写到标准输出 打印下
    write(STDOUT_FILENO, str, len);

    close(fd);
    return 0;
}


// 写
int main(void){

    int fd;
    char str[1024] = "hey boy";
    char str1[1024];

    fd = open("fifo1", O_WRONLY);
    write(fd, str, strlen(str));

    close(fd);
    return 0;
}

以上是对管道和命名管道通信的简单介绍。

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