IPC（InterProcess Communication，进程间通信）是进程中的重要概念。Linux 进程之间常用的通信方式有：

文件：简单，低效，需要代码控制同步管道：使用简单，默认阻塞 匿名管道 pipe：只存在于内核缓冲区，只能用于有血缘关系的进程有名管道 FIFO：在文件系统中存在，可用于无血缘关系的进程信号量：使用复杂，但开销小，操作系统本身支持信号量内存映射区 mmap：进程有无血缘关系都可以本地套接字 socket：稳定可靠

管道概念

通过管道，可以把一个进程的输出作为另一个进程的输入。管道分为两种：

匿名管道：主要用于两个进程间有父子关系的进程间通信命名管道：主要用于没有父子关系的进程间通信

通常用的管道，都是匿名管道。管道实际上是一块内核缓冲区，不占用磁盘空间，但操作方式跟文件是一样的。

在 Linux 的命令行终端中，管道是再常用不过的命令技巧了。通过管道可以把前一个命令的输出作为后一个命令的输入。在 Linux 命令中通常通过符号 | 来使用管道。

例如，查看所有的进程，然后按关键字过滤：

ps aux | grep mysql

匿名管道

匿名管道是不能在文件系统中以任何方式看到的半双工管道，不占磁盘空间。管道的特点有：

一端只读或只写。读端、写端分别是一个文件描述符操作管道的进程退出后，管道自动释放管道默认是阻塞的半双工，数据在管道内只能单向传输

匿名管道无法判断消息是否被读完，通常仅用于父进程向子进程传递数据，或子进程向父进程传递数据。此时可以在父子进程中关闭不用的读或写端。

管道是基于环形队列这个数据结构实现的，数据先进先出。默认的缓冲区大小是 4 KB，大小会自动调整。

单工：数据单向流动，例如遥控器双工：数据可以同时双向流动，例如手机半双工：数据可以双向流动，但不可同时双向流动，例如对讲机

pipe 函数

pipe() 函数用于创建匿名管道。.

函数原型：

#include <unistd.h> int pipe(int pipefd[2]);

参数：返回文件描述符数组，对应管道的两端，往写端写的数据会被内核缓存起来，直到读端将数据读完。其中：

pipefd[0]：读端pipefd[1]：写端

返回值：成功返回 0，否则返回-1。

示例：

#include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { int fd[2]; int ret, pid; char buf; ret = pipe(fd); if (ret == -1) { perror("pipe error"); exit(1); } pid = fork(); if (pid == 0) { close(fd[1]); while(read(fd[0], &buf, 1) > 0) { // 两种方式都可以实现输出 printf("%c\n", buf); write(STDOUT_FILENO, &buf, 1); } close(fd[0]); } else if (pid > 0) { close(fd[0]); write(fd[1], "hello world", 12); close(fd[1]); wait(NULL); } else { perror("fork error"); exit(1); } close(fd[0]); close(fd[1]); return 0; }

命名管道

命名管道也叫 FIFO 文件，在文件系统中以文件名的形式存在，大小为0。匿名管道无法在无关进程之间通信，但 FIFO 可以借助文件系统中的文件，使得同一主机内的所有的进程都可以通信。

进程通过 FIFO 通信时，首先要打开管道文件，然后使用 read 、write 函数通信。

mkfifo 函数

函数原型：

#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

参数：

pathname：指定文件名mode：指定文件的读写权限

返回值： 函数成功返回 0，否则返回-1 并设置 errno，常见 errno 有：

EACCES：pathname 所在的目录不允许执行权限EEXIST：pathname 已经存在ENOENT：目录部分不存在ENOTDIR：目录部分不一个目录EROFS：路径指向一个只读的文件系统

示例： 创建两个进程，一个将文件内容读到 FIFO，另一个从 FIFO 读内容写到另一个文件。 写 FIFO 的文件示例：

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/types.h> #define BUFSIZE 1024 int main(int argc, char *argv[]){ int ret; int datafd, fifofd; int bytes; char buffer[BUFSIZE]; const char *fifoname = "/tmp/fifo"; if (argc != 2) { printf("please input filename\n"); exit(EXIT_FAILURE); } if (access(fifoname, F_OK) < 0) { ret = mkfifo(fifoname, 0777); if (ret < 0) { perror("mkfifo error"); exit(EXIT_FAILURE); } } fifofd = open(fifoname, O_WRONLY); datafd = open(argv[1], O_RDONLY); if (fifofd < 0) { perror("open fifo error"); exit(EXIT_FAILURE); } if (datafd < 0) { perror("open file error"); exit(EXIT_FAILURE); } bytes = read(datafd, buffer, BUFSIZE); while (bytes > 0) { ret = write(fifofd, buffer, bytes); if (ret < 0) { perror("write fifo error"); exit(EXIT_FAILURE); } bytes = read(datafd, buffer, BUFSIZE); } close(fifofd); close(datafd); return 0; }

读 FIFO 的文件示例：

#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <fcntl.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/types.h> #define BUFSIZE 1024 int main(int argc, char *argv[]) { char *fifoname = "/tmp/fifo"; int fifofd, datafd; int bytes, ret; char buffer[BUFSIZE]; if (argc != 2) { printf("please input a filename"); exit(EXIT_FAILURE); } fifofd = open(fifoname, O_RDONLY); datafd = open(argv[1], O_WRONLY); if (fifofd < 0) { perror("open fifo error"); exit(EXIT_FAILURE); } if (datafd < 0) { perror("open file error"); exit(EXIT_FAILURE); } bytes = read(fifofd, buffer, BUFSIZE); while(bytes > 0) { ret = write(datafd, buffer, bytes); if (ret < 0) { perror("write file error"); exit(EXIT_FAILURE); } bytes = read(fifofd, buffer, BUFSIZE); } close(datafd); close(fifofd); return 0; }

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