IPC之管道概述

管道提供了简单的流控制机制

• 在传统的实现中, 管道是单向的,先入先出的,无结构的,固定大小的数据流.写进程是在管道的尾端写入,读进程是在管道的首端读出数据.
• 数据读出后,将从管道移走,其他读进程不能再读取这些数据.
• 系统调用pipe生成一个管道并返回两个描述符,一个用来读取管道,一个用来写管道.
• 通常管道被两个进程共享, 每个进程拥有管道的一端.对管道的IO操作和对文件的IO操作非常类似.通过对管道描述符调用read和write系统调用来操作.进程通常不知道它正在读或者写的实际上是管道.

管道的局限性

• 管道不能用来对多个接收者广播数据
• 管道中的数据被当作字节流,因此不好识别信息的边界.
• 有多个写进程时,没有办法可以判断是它们那个发送的数据.

管道的实现原理(非命名管道)

• 在Linux中,管道是通过两个file数据结构来实现的, 这两个结构指向同一个临时VFS的i节点.这个i节点指向内存中的一个物理页面.这两个file结构分别属于写入和读出进程,一个用来写,一个用来读.当写进程向管道中写数据时,这些数据会被复制到共享数据页面中,当读进程从管道中读数据时,数据从共享数据页面中复制出来.另外,Linux必须同步对管道的访问,它必须保证对管道的读写按次序完成,就是首先写进程向管道中写入数据,然后读进程从管道中读取数据.非命名管道的生命周期就是读/写进程进行管道操作的时间,它是一个临时的对象.

命名管道

• 命名管道也叫FIFOs,因为管道的操作原则是First in, First out. 第一个向管道中写入的数据同样将是第一个从管道中读取的数据.但是, FIFOs不是一个临时的对象,它们是文件系统中的一个实体,可以通过mkfifo命令来创建.非命名管道是临时对象,在使用前必须创建它,而FIFO是一个已经存在的对象,所以只要打开并使用它就可以了.在使用命名管道时,LInux必须首先处理读进程的打开操作,然后在处理写进程的打开操作.同样,Linux首先处理读进程的读操作,然后处理写进程的写操作.