Linux下的管道编程技术

　　管道技术是Linux的一种基本的进程间通信技术。在本文中，我们将为读者介绍管道技术的模型，匿名管道和命名管道技术的定义和区别，以及这两种管道的创建方法。同时，阐述如何在应用程序和命令行中通过管道进行通信的详细方法。

　　一、管道技术模型

　　管道技术是Linux操作系统中历来已久的一种进程间通信机制。所有的管道技术，无论是半双工的匿名管道，还是命名管道，它们都是利用FIFO排队模型来指挥进程间的通信。对于管道，我们可以形象地把它们当作是连接两个实体的一个单向连接器。例如，请看下面的命令：

　　该命令首先创建两个进程，一个对应于ls –1，另一个对应于wc –l。然后，把第一个进程的标准输出设为第二个进程的标准输入(如图1所示)。它的作用是计算当前目录下的文件数量。

　　图1：管道示意图

　　如上图所示，前面的例子实际上就是在两个命令之间建立了一根管道(有时我们也将之称为命令的流水线操作)。第一个命令ls执行后产生的输出作为了第二个命 令wc的输入。这是一个半双工通信，因为通信是单向的。两个命令之间的连接的具体工作，是由内核来完成的。下面我们将会看到，除了命令之外，应用程序也可 以使用管道进行连接。

　　二、信号和消息的区别

　　我们知道，进程间的信号通信机制在传递信息时是以信号为载体的，但管道通信机制的信息载体是消息。那么信号和消息之间的区别在哪里呢?

　　首先，在数据内容方面，信号只是一些预定义的代码，用于表示系统发生的某一状况;消息则为一组连续语句或符号，不过量也不会太大。在作用方面，信号担任进程间少量信息的传送，一般为内核程序用来通知用户进程一些异常情况的发生;消息则用于进程间交换彼此的数据。

　　在 发送时机方面，信号可以在任何时候发送;信息则不可以在任何时刻发送。在发送者方面，信号不能确定发送者是谁;信息则知道发送者是谁。在发送对象方面，信 号是发给某个进程;消息则是发给消息队列。在处理方式上，信号可以不予理会;消息则是必须处理的。在数据传输效率方面，信号不适合进大量的信息传输，因为 它的效率不高;消息虽然不适合大量的数据传送，但它的效率比信号强，因此适于中等数量的数据传送。

　　三、管道和命名管道的区别

　　我们知道，命名管道和管道都可以在进程间传送消息，但它们也是有区别的。

　　管道技术只能用于连接具有共同祖先的进程，例如父子进程间的通信，它无法实现不同用户的进程间的信息共享。再者，管道不能常设，当访问管道的进程终止时，管道也就撤销。这些限制给它的使用带来不少限制，但是命名管道却克服了这些限制。

　　命名管道也称为FIFO，是一种永久性的机构。FIFO文件也具有文件名、文件长度、访问许可权等属性，它也能像其它Linux文件那样被打开、关闭和删除，所以任何进程都能找到它。换句话说，即使是不同祖先的进程，也可以利用命名管道进行通信。

　　如果想要全双工通信，那最好使用Sockets API。下面我们分别介绍这两种管道，然后详细说明用来进行管道编程的编程接口和系统级命令。

　　四、管道编程技术

　　在程序中利用管道进行通信时，根据通信主体大体可以分为两种情况：一种是具有共同祖先的进程间的通信，比较简单;另一种是任意进程间通信，相对较为复杂。下面我们先从较为简单的进程内通信开始介绍。

　　1. 具有共同祖先的进程间通信管道编程

　　为了了解管道编程技术，我们先举一个例子。在这个例中，我们将在进程中新建一个管道，然后向它写入一个消息，管道读取消息后将其发出。代码如下所示：

　　示例代码1：管道程序示例

原文转自：http://yp.oss.org.cn/blog/show_resource.php?resource_id=598

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