原文鏈接:http://blog.csdn.net/qq_38646470/article/details/79564392 符號表示 和管道特別形象。 作用： & 160;& 160;& 160;& 160;管道是Linux中很重要的一種通信方式,是把一個程式的輸出直接連接到另一個程式的輸入,常說 ...
原文鏈接:http://blog.csdn.net/qq_38646470/article/details/79564392
符號表示
| 和管道特別形象。
作用：
管道是Linux中很重要的一種通信方式,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()創建。
實現機制
在Linux中，管道是一種使用非常頻繁的通信機制。從本質上說，管道也是一種文件，但它又和一般的文件有所不同，管道可以剋服使用文件進行通信的兩個問題，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，使得它的大小不象文件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，等待某些數據被讀取，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。當所有當前進程數據已被讀取時，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，等待某些數據被寫入，這解決了read()調用返迴文件結束的問題。
註意：從管道讀數據是一次性操作，數據一旦被讀，它就從管道中被拋棄，釋放空間以便寫更多的數據。
管道的結構
在 Linux 中，管道的實現並沒有使用專門的數據結構，而是藉助了文件系統的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。
管道的讀寫
管道實現的源代碼在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 索引節點指向的物理記憶體而寫入數據，而管道讀函數則通過複製物理記憶體中的位元組而讀出數據。當然，內核必須利用一定的機制同步對管道的訪問，為此，內核使用了鎖、等待隊列和信號。
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文件描述符，可找到該文件的 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，內核調用該函數完成寫操作。寫入函數在向記憶體中寫入數據之前，必須首先檢查 VFS 索引節點中的信息，同時滿足如下條件時，才能進行實際的記憶體複製工作：
1.記憶體中有足夠的空間可容納所有要寫入的數據；
2.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數據到記憶體。否則，寫入進程就休眠在 VFS 索 引節點的等待隊列中，接下來，內核將調用調度程式，而調度程式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 數據，或記憶體被解鎖時，讀取進程會喚醒寫入進程，這時，寫入進程將接收到信號。當數據寫入記憶體之後，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，進程可以在沒有數據或記憶體被鎖定時立即返回錯誤信息，而不是阻塞該進程，這依賴於文件或管道的打開模式。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數據。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，而共用數據頁也被釋放。
因為管道的實現涉及很多文件的操作,因此,當讀者學完有關文件系統的內容後來讀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內核級緩衝區確切為 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。
參考資料：
linux管道是什麼
