管道相关的概念

在linux中管道是通过指向同一个临时的VFS inode的两个file数据结构来实现的，此VFS inode指向内存中的同一个物理页面。这就隐藏了读写管道和读写普通文件的差别。管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；需要双方通信时，需要建立起两个管道；只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲缘关系的进程）； 管道对于管道两端的进程而言，就是一个文件，但它不是普通的文件，它不属于某种文件系统，单独构成一种文件系统，并且只存在与内存中。数据的读出和写入：一个进程向管道中写的内容被管道另一端的进程读出。写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾，并且每次都是从缓冲区的头部读出数据。

管道的创建： #include int pipe(int fd[2]) 该函数创建的管道的两端处于一个进程中间，在实际应用中没有太大意义，因此，一个进程在由pipe()创建管道后，一般再fork一个子进程，然后通过管道实现父子进程间的通信（因此也不难推出，只要两个进程中存在亲缘关系，这里的亲缘关系指的是具有共同的祖先，都可以采用管道方式来进行通信）。

管道的读规则：

管道两端可分别用描述字fd[0]以及fd[1]来描述，需要注意的是，管道的两端是固定了任务的。即一端只能用于读，由描述字fd[0]表示，称其为管道读端；另一端则只能用于写，由描述字fd[1]来表示，称其为管道写端。如果试图从管道写端读取数据，或者向管道读端写入数据都将导致错误发生。一般文件的I/O函数都可以用于管道，如close、read、write等等。 从管道中读取数据：如果管道的写端不存在，则认为已经读到了数据的末尾，读函数返回的读出字节数为0；当管道的写端存在时，如果请求的字节数目大于PIPE_BUF，则返回管道中现有的数据字节数，如果请求的字节数目不大于PIPE_BUF，则返回管道中现有数据字节数（此时，管道中数据量小于请求的数据量）；或者返回请求的字节数（此时，管道中数据量不小于请求的数据量）。管道写端关闭后，写入的数据将一直存在，直到读出为止。

管道的写规则：

向管道中写入数据：向管道中写入数据时，Linux将不保证写入的原子性，管道缓冲区一有空闲区域，写进程就会试图向管道写入数据。如果读进程不读走管道缓冲区中的数据，那么写操作将一直阻塞。

注：只有在管道的读端存在时，向管道中写入数据才有意义。否则，向管道中写入数据的进程将收到内核传来的SIFPIPE信号，应用程序可以处理该信号，也可以忽略（默认动作则是应用程序终止）。对管道的写规则的验证1：写端对读端存在的依赖性 在向管道写入数据时，至少应该存在某一个进程，其中管道读端没有被关闭，否则就会出现错误（管道断裂,进程收到了SIGPIPE信号，默认动作是进程终止）对管道的写规则的验证2：Linux不保证写管道的原子性验证 写入管道的数据量大于4096字节时，缓冲区的空闲空间将被写入数据（补齐），直到写完所有数据为止，如果没有进程读数据，则一直阻塞。

管道的局限性 只支持单向数据流； 只能用于具有亲缘关系的进程之间； 没有名字； 管道的缓冲区是有限的（管道制存在于内存中，在管道创建时，为缓冲区分配一个页面大小）； 管道所传送的是无格式字节流，这就要求管道的读出方和写入方必须事先约定好数据的格式，比如多少字节算作一个消息（或命令、或记录）等等。

管道的创建

管道由函数pipe创建，只能提供单向的数据传递的数据传送。

格式：

#include

int pipe(int fd[2]);

fd为两个文件描述符：fd[0]用来读，fd[1]用来写。

1.父子进程的单向通信方式如下图：

一个进程创建一个管道——>派生一个自身的拷贝——>父进程关闭管道的读出端，子进程的写入端关闭（上图中的虚线）——>父子进程就建立了单向通信了。

2.父子进程的双向通信方式如下图：

创建管道1（fd1[0],fd1[1]）和管道2（fd2[0],fd2[1]）——>派生出一个子进程——>

父进程关闭管道1的读出端（fd1[0]）和管道2的写入端（fd2[1]）;

子进程关闭管道1的写入端（fd1[1]）和管道2的读入端（fd2[0]）。

下面给出两个实例说明创建管道的过程：

1.