管道及有名管道
在本系列序中作者概述了 linux 進程間通信的幾種主要手段。其中管道和有名管道是最早的進程間通信機制之一，管道可用於具有親緣關系進程間的通信，有名管道克服了管道沒有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它還允許無親緣關系進程間的通信。 認清管道和有名管道的讀寫規則是在程序中應用它們的關鍵，本文在詳細討論了管道和有名管道的通信機制的基礎上，用實例對其讀寫規則進行了程序驗證，這樣做有利於增強讀者對讀寫規則的感性認識，同時也提供了應用范例。
1、 管道概述及相關API應用
1.1 管道相關的關鍵概念
管道是Linux支持的最初Unix IPC形式之一，具有以下特點：
管道是半雙工的，數據只能向一個方向流動;需要雙方通信時，需要建立起兩個管道;
只能用於父子進程或者兄弟進程之間(具有親緣關系的進程);
單獨構成一種獨立的文件系統：管道對於管道兩端的進程而言，就是一個文件，但它不是普通的文件，它不屬於某種文件系統，而是自立門戶，單獨構成一種文件系統，並且只存在與內存中。
數據的讀出和寫入：一個進程向管道中寫的內容被管道另一端的進程讀出。寫入的內容每次都添加在管道緩沖區的末尾，並且每次都是從緩沖區的頭部讀出數據。
1.2管道的創建：
#include int pipe(int fd[2])
該函數創建的管道的兩端處於一個進程中間，在實際應用中沒有太大意義，因此，一個進程在由pipe()創建管道後，一般再fork一個子進程，然後通過管道實現父子進程間的通信(因此也不難推出，只要兩個進程中存在親緣關系，這裡的親緣關系指的是具有共同的祖先，都可以采用管道方式來進行通信)。
1.3管道的讀寫規則：
管道兩端可分別用描述字fd[0]以及fd[1]來描述，需要注意的是，管道的兩端是固定了任務的。即一端只能用於讀，由描述字fd[0]表示，稱其為管道讀端;另一端則只能用於寫，由描述字fd[1]來表示，稱其為管道寫端。如果試圖從管道寫端讀取數據，或者向管道讀端寫入數據都將導致錯誤發生。一般文件的I/O函數都可以用於管道，如close、read、write等等。
從管道中讀取數據：
如果管道的寫端不存在，則認為已經讀到了數據的末尾，讀函數返回的讀出字節數為0;
當管道的寫端存在時，如果請求的字節數目大於PIPE_BUF，則返回管道中現有的數據字節數，如果請求的字節數目不大於PIPE_BUF，則返回管道中現有數據字節數(此時，管道中數據量小於請求的數據量);或者返回請求的字節數(此時，管道中數據量不小於請求的數據量)。注：(PIPE_BUF在include/linux/limits.h中定義，不同的內核版本可能會有所不同。Posix.1要求PIPE_BUF至少為512字節，red hat 7.2中為4096)。
關於管道的讀規則驗證：
/************** * readtest.c * **************/#include #include
向管道中寫入數據：
向管道中寫入數據時，linux將不保證寫入的原子性，管道緩沖區一有空閒區域，寫進程就會試圖向管道寫入數據。如果讀進程不讀走管道緩沖區中的數據，那麼寫操作將一直阻塞。
注：只有在管道的讀端存在時，向管道中寫入數據才有意義。否則，向管道中寫入數據的進程將收到內核傳來的SIFPIPE信號，應用程序可以處理該信號，也可以忽略(默認動作則是應用程序終止)。
對管道的寫規則的驗證1：寫端對讀端存在的依賴性