Linux 体系编程 day5 历程管道

历程间通讯（IPC）

Linux环境下，历程所在空间相互独立，任何一个历程的全局变量在另一个历程中都看不到，以是历程和历程之间不能相互访问，要交换数据必须通过内核，在内核中开发一块缓冲区（4096，buf），历程1把数据从用户空间拷贝到内核缓冲区，历程2再从内核缓冲区把数据拷走，内核提供的这种机制称为历程间通讯（IPC）。
常用的历程间通讯的方式有：
1、管道（使用最简单，要求有血缘关系）
2、信号（开销最小）
3、共享映射区（无血缘关系）
4、本地套接字（最稳固）
管道

其本质是一个伪文件（现实上为内核缓冲区）
管道的原理：内核使用环形队列机制，借助内核缓冲区实现。
特质：1、 伪文件  2、管道中的数据只能一次读取  3、数据在管道中只能单向运动  
范围性：1、自己写不能自己读  2、数据不可以反复读取  3、半双工通讯  4、血缘关系历程间可用
pipe函数

创建并打开管道。父子历程共享文件形貌符

2. int pipe(int fd[2]);
4. 参数：fd[0]:读端
5.      fd[1]:写端
6. 成功返回0
7. 失败返回-1 errno

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管道的读写活动 fd[0]读端 、 fd[1]写端
读管道：管道有数据，read返回现实读到的字节数
管道无数据：1、无写端，read返回0（读到文件结尾）2、有写端，read壅闭等待
写管道：无读端，非常停止（由于sigpipe）
有读端：1、管道已满，壅闭等待 2、壅闭未满，返回写出的字节个数
使用管道实现父子间历程通讯，完成ls |wc-l 父历程实现ls , 子历程实现wc-l （末了必要让父历程区实现wc ， 子历程实现ls）

2. #include<stdio.h>
3. #include<stdlib.h>
4. #include<string.h>
5. #include<unistd.h>
6. #include<pthread.h>
8. int main(int argc , char *argv[])
9. {
10.     pid_t pid;
11.     int fd[2];
12.     //char buf[1024];
13.     int ret;
14.    //   int a;
15.     ret = pipe(fd);
16.     if(ret == -1){
17.         perror("pipe error");
18.         exit(1);
19.     }else if(ret == 0){
20.         pid = fork();
21.         if(pid > 0){
22.             close(fd[0]);
23.             //execlp("ls" , "ls" , NULL);
24.             dup2(fd[1] , STDOUT_FILENO);
25.             execlp("ls" , "ls" , NULL);
26.             //write(fd[1] , buf , sizeof(buf));
27.             close(fd[1]);
29.         }else if(pid ==0){
30.             close(fd[1]);
31.             dup2(fd[0] , STDIN_FILENO);
32.             //ret = read(fd[0] , buf ,sizeof(buf));
33.             execlp("wc" , "wc" , "-l" , NULL );
34.             close(fd[0]);
35.         }
36.     }
37.     return 0 ;
38. }

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兄弟历程间通讯  fd[0]:读端 fd[1]:写端

2. int main(int argc , char* argv[])
3. {
4.     pid_t pid;
5.     int i ;
6.     int ret;
7.     int fd[2];
8.     ret = pipe(fd);
9.     if(ret == -1){
10.         perror("pipe error");
11.         exit(1);
12.     }
13.     for(i = 0 ; i < 2 ; i++)
14.     {   
15.         pid = fork();
16.         if(pid == 0){
17.             break;
18.         }
19.     }
20.     if( i == 2 ){        //父进程
21.         close(fd[0]);
22.         close(fd[1]);
23.         wait(NULL);
24.         wait(NULL);
25.     }else if(i == 0){    //兄进程  实现ls；
26.         close(fd[0])；
27.         dup2(fd[1] , STDIN_FILENO);
28.         execlp("ls" , "ls" , NULL);
29.     }else if(i == 1){
30.         close(fd[1]);
31.         dup2(fd[0] , STDOUT_FILENO);
32.         execlp("wc" , "wc" , "-l" , NULL);
33.     }
34. }

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管道的优点：简单，相比信号，套接字时间历程间通讯简单很多。
缺点：只能单向通讯，双向通讯必要创建两个管道  。 只能用于父子、兄弟历程间通讯。
FIFO

定名管道，makefifo 管道名

2. int mkfifo("管道名" ， 权限/0644)

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共享存储映射、存储映射I/O

mmap函数

创建共享内存映射 ， 必要包罗头文件#include<sys/mman.h>

2. void *mmap(void*addr , size_t length , int prot , int flags, int fd , off_t offset);

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参数：addr :指定映射区的首所在 ， 通常传NULL，体现让体系自动分配。
        length:共享内存映射区的大小 （< = 文件现实大小）
        prot:共享内存映射区的读写属性 PROT_READ、PROT_WRITE 、 |。
        flags:标注共享内存的共享属性。MAP_SHARED、 MAP_PRIVATE
        fd:用于创建共享映射区的谁人文件的文件形貌符
        offset :默认0，体现映射文件全部。偏移位置。4K的整数倍。
返回值：
        乐成：返回映射区的首所在。
        失败：MAP_FAILED（void*(-1)）  设置errno。map_failed
munmap函数

开释映射区

2. int munmap(void *addr , size_t length)

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参数：addr : mmap的返回值 。 length 大小
返回值：乐成返回0，失败返回-1
mmap 和 munmap函数使用实例：

2. #include<stdio.h>
3. #include<stdlib.h>
4. #include<fcntl.h>
5. #include<string.h>
6. #include<sys/mman.h>
8. int main(int argc , char*argv[])
9. {   
10.    
11.     char*p = NULL;
12.     int fd ;
13.     fd = open("textmmap" , O_WRDR|O_CREAT|O_TRUNC , 0644);
14.     lseek(fd , 20 , SEEL_END);
15.     //引起文件IO操作
16.     write(fd , "\0" , 1);
17.     int len = lseek(fd , 0 , SEEK_END);
18.     p = mmap(NULL, len , PROT_READ|PROT_WRITE , MAP_SHARED , fd , 0);
19.     if(p == MAP_FAILED){
20.         perror("mmap error");
21.         exit(1);
22.     }
23.     //接着可以使用对指针的操作对文件进行操作
24.     strcpy(p , "hello mmap\n") ;
25.     printf("-----%s" , p);
26.     //清空文件映射区
27.     int ret = munmap( p , len);
28.     if(ret == -1){
29.         perror("munmap error");
30.         exit(1);
31.     }
32.     close(fd);
33.     return 0;
34. }

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mmap的注意事项

1、用于创建映射区的文件大小为0，现实指定非0 大小创建映射区，会出现总线错误。
2、用于创建映射区的文件大小为0，现实指定 0 大小创建映射区，会出现错误（无效参数）。
3、用于创建映射区的文件读写属性为只读，映射区属性为读写，会出现错误（无效参数）。
4、创建映射区必要read权限，当访问权限指定为MAP_SHARED时, mmap的读写权限应该<=文件的open权限。分析mmap必须要有读权限，只有写是不行的。
5、文件形貌符fd在mmap创建映射区完成即可关闭，后续访问文件，用所在访问。
6、offset必须是4096的整数倍。（mmu映射的最小单位是4k）。
7、对申请的映射区内存不能越界访问。
8、munmap用于开释的所在，必须要是mmap返回的所在。
9、映射区的访问权限为私有MAP_PRIVATE ， 对内存所做修改，只在内存有用，不会返回到物理磁盘上。
mmap函数的保险调用方式：

1、open的时间指定O_RDWR;
2、mmap(NULL , 有用文件大小 ， PROT_WRITE|PROT_READ , MAP_SHARED , fd ， 0)；
总结：mmap创建映射区堕落概率非常高，肯定要查抄返回值 MAP_FAILED