linux 管道--轉

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linux 管道 

管道是Linux中很重要的一種通訊方式,是把一個程式的輸出直接連接到另一個程式的輸入,常說的管道多是指無名管道,無名管道只能用於具有親緣關係的進程之間，這是它與有名管道的最大區別。

有名管道叫named pipe或者FIFO(先進先出)，可以用函數mkfifo()建立。

Linux管道的實現機制

在Linux中，管道是一種使用非常頻繁的通訊機制。從本質上說，管道也是一種檔案，但它又和一般的檔案有所不同，管道可以克服使用檔案進行通訊的兩個問題，具體表現為：

·      限制管道的大小。實際上，管道是一個固定大小的緩衝區。在Linux中，該緩衝區的大小為1頁，即4K位元組，使得它的大小不象檔案那樣不加檢驗地增長。使用單個固定緩衝區也會帶來問題，比如在寫管道時可能變滿，當這種情況發生時，隨後對管道的write()調用將預設地被阻塞，等待某些資料被讀取，以便騰出足夠的空間供write()調用寫。

·      讀取進程也可能工作得比寫進程快。當所有當前進程資料已被讀取時，管道變空。當這種情況發生時，一個隨後的read()調用將預設地被阻塞，等待某些資料被寫入，這解決了read()調用返迴文件結束的問題。

注意：從管道讀資料是一次性操作，資料一旦被讀，它就從管道中被拋棄，釋放空間以便寫更多的資料。

1. 管道的結構

     在 Linux 中，管道的實現並沒有使用專門的資料結構，而是藉助了檔案系統的file結構和VFS的索引節點inode。通過將兩個 file 結構指向同一個臨時的 VFS 索引節點，而這個 VFS 索引節點又指向一個物理頁面而實現的。

2.管道的讀寫

      管道實現的原始碼在fs/pipe.c中，在pipe.c中有很多函數，其中有兩個函數比較重要，即管道讀函數pipe_read()和管道寫函數pipe_wrtie()。管道寫函數通過將位元組複製到 VFS 索引節點指向的實體記憶體而寫入資料，而管道讀函數則通過複製實體記憶體中的位元組而讀出資料。當然，核心必須利用一定的機制同步對管道的訪問，為此，核心使用了鎖、等待隊列和訊號。

     當寫進程向管道中寫入時，它利用標準的庫函數write()，系統根據庫函數傳遞的檔案描述符，可找到該檔案的 file 結構。file 結構中指定了用來進行寫操作的函數（即寫入函數）地址，於是，核心調用該函數完成寫操作。寫入函數在向記憶體中寫入資料之前，必須首先檢查 VFS 索引節點中的資訊，同時滿足如下條件時，才能進行實際的記憶體複製工作：

 

       ·記憶體中有足夠的空間可容納所有要寫入的資料；

       ·記憶體沒有被讀程式鎖定。

 

如果同時滿足上述條件，寫入函數首先鎖定記憶體，然後從寫進程的地址空間中複製資料到記憶體。否則，寫入進程就休眠在 VFS 索 引節點的等待隊列中，接下來，核心將調用發送器，而發送器會選擇其他進程運行。寫入進程實際處於可中斷的等待狀態，當記憶體中有足夠的空間可以容納寫入 資料，或記憶體被解鎖時，讀取進程會喚醒寫入進程，這時，寫入進程將接收到訊號。當資料寫入記憶體之後，記憶體被解鎖，而所有休眠在索引節點的讀取進程會被喚 醒。

     管 道的讀取過程和寫入過程類似。但是，進程可以在沒有資料或記憶體被鎖定時立即返回錯誤資訊，而不是阻塞該進程，這依賴於檔案或管道的開啟模式。反之，進程可 以休眠在索引節點的等待隊列中等待寫入進程寫入資料。當所有的進程完成了管道操作之後，管道的索引節點被丟棄，而共用資料頁也被釋放。

   因為管道的實現涉及很多檔案的操作,因此,當讀者學完有關檔案系統的內容後來讀pipe.c中的代碼，你會覺得並不難理解。

Linux 管道的建立和使用都要簡單一些，唯一的原因是它需要更少的參數。實現與 Windows 相同的管道建立目標，Linux 和 UNIX 使用下面的程式碼片段：

建立 Linux 具名管道
int fd1[2];

         if(pipe(fd1))

        { printf("pipe() FAILED: errno=%d",errno);

              return 1;

         }

Linux 管道對阻塞之前一次寫操作的大小有限制。 專門為每個管道所使用的核心級緩衝區確切為 4096 位元組。 除非閱讀器清空管道，否則一次超過 4K 的寫操作將被阻塞。 實際上這算不上什麼限制，因為讀和寫操作是在不同的線程中實現的。

Linux 還支援具名管道。對這些數位早期主筆建議我，為公平起見，應該比較 Linux 的具名管道和 Windows 的具名管道。我寫了另一個在 Linux 上使用具名管道的程式。我發現對於 Linux 上命名的和未命名的管道，結果是沒有區別。

Linux 管道比 Windows 2000 具名管道快很多，而 Windows 2000 具名管道比 Windows XP 具名管道快得多。

例子：

#include<stdio.h>#include<unistd.h>int main(){int n,fd[2];                         // 這裡的fd是檔案描述符的數組，用於建立管道做準備的pid_t pid;char line[100];if(pipe(fd)<0)                     //   建立管道   printf("pipe create error/n");if((pid=fork())<0)              //利用fork()建立新進程    printf("fork error/n");else if(pid>0){                   //這裡是父進程，先關閉管道的讀出端，然後在管道的寫端寫入“hello world"    close(fd[0]);    write(fd[1],"hello word/n",11);}else{    close(fd[1]);                 //這裡是子進程，先關閉管道的寫入端，然後在管道的讀出端讀出資料   n= read(fd[0],line,100);    write(STDOUT_FILENO,line,n);}exit(0);}

來源不可知，轉載地址：http://blog.csdn.net/mtv0312/article/details/6183583

管道通訊，就是在2個進程間建立一個管道