8.2管道

8.2.1管道概述

本書在第2章中介紹“ps”的命令時(shí)提到過管道，當(dāng)時(shí)指出了管道是Linux中一種很重要的通信方式，它是把一個(gè)程序的輸出直接連接到另一個(gè)程序的輸入，這里仍以第2章中的“ps–ef|grepntp”為例，描述管道的通信過程，如圖8.2所示。

圖8.2管道的通信過程

管道是Linux中進(jìn)程間通信的一種方式。這里所說的管道主要指無名管道，它具有如下特點(diǎn)。

n 它只能用于具有親緣關(guān)系的進(jìn)程之間的通信（也就是父子進(jìn)程或者兄弟進(jìn)程之間）。

n 它是一個(gè)半雙工的通信模式，具有固定的讀端和寫端。

n 管道也可以看成是一種特殊的文件，對(duì)于它的讀寫也可以使用普通的read()和write()等函數(shù)。但是它不是普通的文件，并不屬于其他任何文件系統(tǒng)，并且只存在于內(nèi)核的內(nèi)存空間中。

8.2.2管道系統(tǒng)調(diào)用

1．管道創(chuàng)建與關(guān)閉說明

管道是基于文件描述符的通信方式，當(dāng)一個(gè)管道建立時(shí)，它會(huì)創(chuàng)建兩個(gè)文件描述符fds[0]和fds[1]，其中fds[0]固定用于讀管道，而fd[1]固定用于寫管道，如圖8.3所示，這樣就構(gòu)成了一個(gè)半雙工的通道。

圖8.3Linux中管道與文件描述符的關(guān)系

管道關(guān)閉時(shí)只需將這兩個(gè)文件描述符關(guān)閉即可，可使用普通的close()函數(shù)逐個(gè)關(guān)閉各個(gè)文件描述符。

2．管道創(chuàng)建函數(shù)

創(chuàng)建管道可以通過調(diào)用pipe()來實(shí)現(xiàn)，表8.1列出了pipe()函數(shù)的語法要點(diǎn)。

表8.1 pipe()函數(shù)語法要點(diǎn)

3．管道讀寫說明

用pipe()函數(shù)創(chuàng)建的管道兩端處于一個(gè)進(jìn)程中，由于管道是主要用于在不同進(jìn)程間通信的，因此這在實(shí)際應(yīng)用中沒有太大意義。實(shí)際上，通常先是創(chuàng)建一個(gè)管道，再通過fork()函數(shù)創(chuàng)建一子進(jìn)程，該子進(jìn)程會(huì)繼承父進(jìn)程所創(chuàng)建的管道，這時(shí)，父子進(jìn)程管道的文件描述符對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖8.4所示。

此時(shí)的關(guān)系看似非常復(fù)雜，實(shí)際上卻已經(jīng)給不同進(jìn)程之間的讀寫創(chuàng)造了很好的條件。父子進(jìn)程分別擁有自己的讀寫通道，為了實(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程之間的讀寫，只需把無關(guān)的讀端或?qū)懚说奈募枋龇P(guān)閉即可。例如在圖8.5中將父進(jìn)程的寫端fd[1]和子進(jìn)程的讀端fd[0]關(guān)閉。此時(shí)，父子進(jìn)程之間就建立起了一條“子進(jìn)程寫入父進(jìn)程讀取”的通道。

圖8.4父子進(jìn)程管道的文件描述符對(duì)應(yīng)關(guān)系圖8.5關(guān)閉父進(jìn)程fd[1]和子進(jìn)程fd[0]

同樣，也可以關(guān)閉父進(jìn)程的fd[0]和子進(jìn)程的fd[1]，這樣就可以建立一條“父進(jìn)程寫入子進(jìn)程讀取”的通道。另外，父進(jìn)程還可以創(chuàng)建多個(gè)子進(jìn)程，各個(gè)子進(jìn)程都繼承了相應(yīng)的fd[0]和fd[1]，這時(shí)，只需要關(guān)閉相應(yīng)端口就可以建立其各子進(jìn)程之間的通道。