Linux進程通信 | 管道與FIFO

来源:https://www.cnblogs.com/Wayne123/archive/2023/03/15/17218327.html
-Advertisement-
Play Games

Linux進程間通信通常使用的方式有很多種，其中比較常用的包括管道（pipe）和 FIFO（命名管道）。本文將介紹這兩種通信方式的基本概念，並用C語言編寫示例代碼，來說明如何在兩個進程之間使用這些IPC機制進行通信。 管道（pipe） 管道是一種半雙工的通信方式，用於父進程和子進程之間的通信。在 L ...


Linux進程間通信通常使用的方式有很多種，其中比較常用的包括管道（pipe）和 FIFO（命名管道）。本文將介紹這兩種通信方式的基本概念，並用C語言編寫示例代碼，來說明如何在兩個進程之間使用這些IPC機制進行通信。

管道（pipe）

管道是一種半雙工的通信方式，用於父進程和子進程之間的通信。在 Linux 中，管道是一種特殊的文件，有兩個端點，一個讀端和一個寫端。管道的基本操作包括創建管道、關閉文件描述符、讀取數據和寫入數據等。

創建管道

在 Linux 中，我們可以使用 pipe() 系統調用來創建管道。pipe() 函數的原型如下：

#include <unistd.h>
int pipe(int pipefd[2]);

其中，pipefd 是一個數組，用於存儲管道的讀端和寫端的文件描述符。pipe() 函數成功時返回 0，失敗時返回 -1。

下麵是一個創建管道的示例代碼：

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

int main()
{
    int pipefd[2];
    
    // 創建管道
    if (pipe(pipefd) == -1) {
        perror("pipe");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    printf("讀端文件描述符：%d\n", pipefd[0]);
    printf("寫端文件描述符：%d\n", pipefd[1]);
    
    exit(EXIT_SUCCESS);
}
  • 編譯並運行，列印如下
讀端文件描述符：3
寫端文件描述符：4

管道的讀寫

在使用管道進行通信時，父進程和子進程可以通過管道進行數據的讀取和寫入。在 C 語言中，我們可以使用 read()函數和 write() 函數來讀取和寫入數據。read() 函數用於從管道中讀取數據，write() 函數用於向管道中寫入數據，使用 close() 函數關閉文件描述符。在管道的使用中，我們應該在不需要的時候關閉管道的讀端和寫端，以避免資源浪費。

這三個函數的原型分別如下：

#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
int close(int fd);

下麵是一個父進程向子進程寫入數據並讀取返回結果的示例代碼：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>

#define BUF_SIZE 1024

int main()
{
    int pipefd[2];
    pid_t pid;
    char buf[BUF_SIZE];
    int status;
    
    // 創建管道
    if (pipe(pipefd) == -1) {
        perror("pipe");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    // 創建子進程
    pid = fork();
    if (pid == -1) {
        perror("fork");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    if (pid == 0) { // 子進程        
        // 從管道中讀取數據
        if (read(pipefd[0], buf, BUF_SIZE) == -1) {
            perror("read");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        
        printf("子進程收到消息：%s\n", buf);
        
        // 發送消息給父進程
        const char* message = "Hello, parent!";
        if (write(pipefd[1], message, strlen(message) + 1) == -1) {
            perror("write");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        close(pipefd[1]); // 關閉寫端
        exit(EXIT_SUCCESS);
    } else { // 父進程 
        // 發送消息給子進程
        const char* message = "Hello, child!";
        if (write(pipefd[1], message, strlen(message) + 1) == -1) {
            perror("write");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        
        // 等待子進程退出
        wait(&status);
        if (WIFEXITED(status)) {
            printf("子進程退出，返回值：%d\n", WEXITSTATUS(status));
        }
        
        // 從管道中讀取數據
        if (read(pipefd[0], buf, BUF_SIZE) == -1) {
            perror("read");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        printf("父進程收到消息：%s\n", buf);
        close(pipefd[0]); // 關閉讀端
        
        exit(EXIT_SUCCESS);
    }
}

在這個示例代碼中，父進程先向子進程發送一條消息，子進程收到消息後向父進程發送一條消息，並退出。父進程在等待子進程退出後再從管道中讀取子進程發送的消息。

  • 編譯並運行，列印如下
子進程收到消息：Hello, child!
子進程退出，返回值：0
父進程收到消息：Hello, parent!

FIFO（命名管道）

FIFO（命名管道）是一種文件系統對象，與管道類似，也可以用於進程間通信。FIFO 是一種特殊類型的文件，它可以在文件系統中被創建，並且進程可以通過文件描述符來讀取和寫入數據。

與管道不同的是，FIFO 可以被多個進程打開，並且可以在文件系統中以路徑的形式存在，因此不像管道那樣只能在具有親緣關係的進程之間使用。任何進程只要有相應的許可權就可以打開 FIFO 併進行通信。

FIFO 的創建和使用

FIFO 的創建和使用也比較簡單。首先需要使用 mkfifo() 函數創建 FIFO 文件，其原型如下

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

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

其中，pathname 是 FIFO 文件的路徑名，mode 是文件的許可權。

創建 FIFO 文件後，就可以像使用普通文件一樣打開它，並使用 read() 和 write() 函數進行數據的讀寫。

下麵是一個使用 FIFO 進行進程間通信的示例代碼：

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

#define FIFO_PATH "/tmp/myfifo"
#define BUF_SIZE 1024

int main()
{
    int fd;
    char buf[BUF_SIZE];
    
    // 創建 FIFO 文件
    if (mkfifo(FIFO_PATH, 0666) == -1) {
        perror("mkfifo");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    // 打開 FIFO 文件
    fd = open(FIFO_PATH, O_RDWR);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    // 向 FIFO 中寫入數據
    const char* message = "Hello, world!";
    if (write(fd, message, strlen(message) + 1) == -1) {
        perror("write");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    // 從 FIFO 中讀取數據
    if (read(fd, buf, BUF_SIZE) == -1) {
        perror("read");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    printf("收到消息：%s\n", buf);
    
    // 關閉文件描述符並刪除 FIFO 文件
    close(fd);
    if (unlink(FIFO_PATH) == -1) {
        perror("unlink");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

在這個示例代碼中，程式先創建了一個 FIFO 文件 /tmp/myfifo，然後打開該文件並向其中寫入一條消息。接下來從 FIFO 文件中讀取數據，並將其列印出來。最後關閉文件描述符並刪除 FIFO 文件。

  • 編譯並運行，列印如下
收到消息：Hello, world!

小結

Linux 中管道和 FIFO 是進程間通信的重要方式。管道只能用於親緣關係的進程間通信，而 FIFO 可以被多個進程打開，不受進程之間關係的限制。無論是管道還是 FIFO，它們的使用方式都與普通文件類似，需要使用文件描述符和 read()、write() 函數來進行數據的讀寫。

在使用管道和 FIFO 進行進程間通信時，需要註意以下幾點：

  1. 管道和 FIFO 只能用於同一主機上的進程間通信，不能用於跨主機通信。
  2. 管道和 FIFO 的讀寫操作是阻塞的，這意味著當一個進程嘗試從一個空管道或 FIFO 中讀取數據時，它會被阻塞，直到有數據可用為止。同樣，當一個進程嘗試將數據寫入一個滿的管道或 FIFO 時，它也會被阻塞，直到有空閑空間為止。
  3. 在使用管道和 FIFO 進行進程間通信時，需要註意文件描述符的關閉順序。
  4. 管道和 FIFO 只能傳輸位元組流，不能傳輸其他類型的數據，如結構體或指針。
  5. 如果使用管道或 FIFO 進行進程間通信時，數據量較大，需要進行分段傳輸，否則可能會導致阻塞或緩衝區溢出等問題。
  6. 管道和 FIFO 都是單向的，如果需要雙向通信，則需要建立兩個管道或 FIFO。

以上，如果覺得對你有幫助，點個贊再走吧，這樣@知微之見也有更新下去的動力！

也歡迎私信我，一起交流！


您的分享是我們最大的動力!

-Advertisement-
Play Games
更多相關文章
  • Visual Studio 2022 安裝.NET Framework4.5及以下目標包
    簡介 官方定義：MessagePack是一種高效的二進位序列化格式。它允許您像JSON一樣在多個語言之間交換數據。但是它更快並且更小。 MessagePack是一種開源的序列化反序列化組件，可支持JAVA，C#等主流語言。在 C# 中使用 MessagePack，需要添加 MessagePack-C ...
  • svn提交規範
    本文檔參考了Git提交規範，旨在規範使用SVN進行代碼版本管理時的提交操作。 提交前的準備 1. 檢查代碼 在提交代碼前，請先進行必要的代碼檢查，確保代碼的正確性、可讀性和可維護性。可以使用代碼質量管理工具進行自動化檢查，也可以手動檢查。 2. 編寫提交信息 在提交代碼時，需要編寫提交信息來描述本次 ...
  • 精準地測量時間
    Stopwatch ...
  • WPF學習筆記06-依賴屬性DependencyProperty
    在學習依賴屬性之前，我們首先要知道屬性是什麼？屬性呢其實就是為了保護數據！避免數據直接暴漏給外界。什麼是依賴屬性呢？依賴屬性和屬性又有什麼區別呢？依賴屬性是一種可以自己沒有值，並能通過使用Binding從數據源獲得值的屬性。言簡意賅，就是依靠著別人賦值的屬性。至於區別是什麼，我們接下來說完依賴屬性之 ...
  • 記一次 .NET某汽車零件採集系統 卡死分析
    一：背景 1. 講故事 前段時間有位朋友在微信上找到我，說他的程式會出現一些偶發卡死的情況，讓我幫忙看下是怎麼回事，剛好朋友也抓到了dump，就讓朋友把 dump 丟給我，接下來用 windbg 探究下到底咋回事。 二：WinDbg 分析 1. 程式真的卡死嗎 因為是一個 winform 程式，驗證 ...
  • C#調用基於UVC協議的攝像頭擴展介面
    最近公司增加了一些UVC協議的攝像頭介面，下麵是一些資料整理（感謝項目組內志宇同學的耐心指導） 攝像頭插件為AForge，所以IKsControl介面對象AForge.FilterInfo。（IKsControl介面：提供了控制 KS 過濾器或 KS 引腳的用戶模式方法。參考：https://lea ...
  • gRPC之.Net6中的客戶端和服務端共用proto協議文件
    代碼編譯器是將一段源代碼（C#或VisualBasic）編譯成程式集，它的工作方式與 Emit 不一樣。從 .net standard 開始，代碼編譯器就採用了 Roslyn 來編譯源代碼，前幾篇文章里提到的 SourceGenerator 也正是基於此。 ...
  • Linux LVM磁碟分區管理
    很多時候，在linux我們源碼編譯庫代碼時候會自定義安裝路徑，這使得man查詢的時候無法找到庫文檔，預設的man搜索路徑可以使用下麵命令查看： $ man -w /usr/local/share/man:/usr/share/man 我們可以通過修改man的命令搜索配置文件/etc/man_db.c ...
一周排行
    -Advertisement-
    Play Games
  • 移動開發（一）：使用.NET MAUI開發第一個安卓APP
    移動開發（一）：使用.NET MAUI開發第一個安卓APP 對於工作多年的C#程式員來說，近來想嘗試開發一款安卓APP，考慮了很久最終選擇使用.NET MAUI這個微軟官方的框架來嘗試體驗開發安卓APP，畢竟是使用Visual Studio開發工具，使用起來也比較的順手，結合微軟官方的教程進行了安卓 ...
  • wpf ToggleButton選中效果和一個登錄界面
    前言 QuestPDF 是一個開源 .NET 庫，用於生成 PDF 文檔。使用了C# Fluent API方式可簡化開發、減少錯誤並提高工作效率。利用它可以輕鬆生成 PDF 報告、發票、導出文件等。 項目介紹 QuestPDF 是一個革命性的開源 .NET 庫，它徹底改變了我們生成 PDF 文檔的方 ...
  • 彈幕樹洞項目功能新增篇
    項目地址 項目後端地址： https://github.com/ZyPLJ/ZYTteeHole 項目前端頁面地址： ZyPLJ/TreeHoleVue (github.com) https://github.com/ZyPLJ/TreeHoleVue 目前項目測試訪問地址： http://tree ...
  • 第27篇 sqlserver2022詳細安裝步驟
    話不多說，直接開乾 一.下載 1.官方鏈接下載： https://www.microsoft.com/zh-cn/sql-server/sql-server-downloads 2.在下載目錄中找到下麵這個小的安裝包 SQL2022-SSEI-Dev.exe，運行開始下載SQL server； 二. ...
  • .NET 開源高性能 MQTT 類庫
    前言 隨著物聯網（IoT）技術的迅猛發展，MQTT（消息隊列遙測傳輸）協議憑藉其輕量級和高效性，已成為眾多物聯網應用的首選通信標準。 MQTTnet 作為一個高性能的 .NET 開源庫，為 .NET 平臺上的 MQTT 客戶端與伺服器開發提供了強大的支持。 本文將全面介紹 MQTTnet 的核心功能 ...
  • Serilog文檔翻譯系列（六） - 可用的接收器、增強器、格式化輸出
    Serilog支持多種接收器用於日誌存儲，增強器用於添加屬性，LogContext管理動態屬性，支持多種輸出格式包括純文本、JSON及ExpressionTemplate。還提供了自定義格式化選項，適用於不同需求。 ...
  • 警惕 Visual Studio 屬性求值副作用導致邏輯不符合預期
    目錄簡介獲取 HTML 文檔解析 HTML 文檔測試參考文章 簡介 動態內容網站使用 JavaScript 腳本動態檢索和渲染數據，爬取信息時需要模擬瀏覽器行為，否則獲取到的源碼基本是空的。 本文使用的爬取步驟如下： 使用 Selenium 獲取渲染後的 HTML 文檔 使用 HtmlAgility ...
  • [使用目前最新版]HybridCLR6.9.0+YooAsset2.2.4實現純C# Unity熱更新方案 (一)
    1.前言 什麼是熱更新 游戲或者軟體更新時，無需重新下載客戶端進行安裝，而是在應用程式啟動的情況下，在內部進行資源或者代碼更新 Unity目前常用熱更新解決方案 HybridCLR，Xlua，ILRuntime等 Unity目前常用資源管理解決方案 AssetBundles，Addressable， ...
  • 在 ASP.NET Core Web API 中使用操作篩選器統一處理通用操作
    本文章主要是在C# ASP.NET Core Web API框架實現向手機發送驗證碼簡訊功能。這裡我選擇是一個互億無線簡訊驗證碼平臺，其實像阿裡雲，騰訊雲上面也可以。 首先我們先去 互億無線 https://www.ihuyi.com/api/sms.html 去註冊一個賬號 註冊完成賬號後，它會送 ...
  • 第28篇 如何.net中實現高效可靠數據同步api
    通過以下方式可以高效，並保證數據同步的可靠性 1.API設計 使用RESTful設計，確保API端點明確，並使用適當的HTTP方法（如POST用於創建，PUT用於更新）。 設計清晰的請求和響應模型，以確保客戶端能夠理解預期格式。 2.數據驗證 在伺服器端進行嚴格的數據驗證，確保接收到的數據符合預期格 ...
所有分類