IPC實現機制（一）---pipe（匿名管道）

一.IPC簡介：
（1）概念：
每個程式各⾃有不同的⽤戶地址空間,任何⼀個程式的全域性變數在另⼀個程式中都看不到，所以程式之間要交換資料必須通過核心,在核心中開闢⼀塊緩衝區,程式1把資料從⽤戶空間拷到核心緩 衝區,程式2再從核心緩衝區把資料讀⾛,核心提供的這種機制稱為程式間通訊
(IPC,InterProcess Communication)

（2）常用的程式間通訊方式：

• 傳統的程式間通訊方式
  無名管道(pipe)、有名管道(fifo)和訊號(signal)
• System v IPC物件
  共享記憶體(share memory)、訊息佇列(message queue)和訊號量
  C.BSD
• 套接字(socket)
  本篇文章只講解pipe（匿名管道）

（3）不同程式間的通訊本質：
程式之間可以看到一份公共資源；而提供這份資源的形式或者提供者不同，造成了通訊方式不同，而 pipe就是提供這份公共資源的形式的一種。
二.pipe講解
（1）管道的建立：
管道是最基本的IPC機制；管道的建立由pipe()函式實現：

（2）管道具體實現程式間通訊過程

• 父程式建立管道，得到兩個⽂件描述符指向管道的兩端
• 父程式fork出子程式，⼦程式繼承父程式的檔案描述符表，也有兩個⽂件描述符指向同⼀管道。

• 父程式關閉fd[0],子程式關閉fd[1]，即⽗程式關閉管道讀端,⼦程式關閉管道寫端（因為管道只支援單向通訊）。⽗程式可以往管道⾥寫,⼦程式可以從管道⾥讀,管道是⽤環形佇列實現的,資料從寫端流⼊從讀端流出,這樣就實現了程式間通訊。

  
  （3）程式碼實現pipe程式間通訊
  
  （4）使用管道時四種特殊情況（設都是阻塞I/O操作,沒有設定O_NONBLOCK標誌）：

• 情況一：寫端描述符f[1]關閉；讀端一直讀；
  

• 情況二：寫端描述符f[1]不關閉，但寫端不寫；讀端一直讀；
  
• 情況三：讀端描述符f[0]關閉；寫端一直寫；
  
• 情況四：讀端描述符f[0]不關閉，但讀端不讀；寫端一直寫；
  

總結：
如果一個管道的寫端一直在寫，而讀端的引⽤計數是否⼤於0決定管道是否會堵塞，引用計數大於0，只寫不讀再次呼叫write會導致管道堵塞；
如果一個管道的讀端一直在讀，而寫端的引⽤計數是否⼤於0決定管道是否會堵塞，引用計數大於0，只讀不寫再次呼叫read會導致管道堵塞；
而當他們的引用計數等於0時，只寫不讀會導致寫端的程式收到一個SIGPIPE訊號，導致程式終止，只寫不讀會導致read返回0,就像讀到⽂件末尾⼀樣。

（4）管道特點

-1.管道只允許具有血緣關係的程式間通訊，如父子程式間的通訊。

-2.管道只允許單向通訊。

-3.管道內部保證同步機制，從而保證訪問資料的一致性。

-4.面向位元組流

-5.管道隨程式，程式在管道在，程式消失管道對應的埠也關閉，兩個程式都消失管道也消失。

（4）求管道的容量大小：
寫段一直寫，而讀段不讀，且讀段開啟；