Linux下的管道編程技術

　　管道技術是Linux的一種基本的進程間通信技術。在本文中，我們將為讀者介紹管道技術的模型，匿名管道和命名管道技術的定義和區別，以及這兩種管道的創建方法。同時，闡述如何在應用程序和命令行中通過管道進行通信的詳細方法。

　　一、管道技術模型

　　管道技術是Linux操作系統中歷來已久的一種進程間通信機制。所有的管道技術，無論是半雙工的匿名管道，還是命名管道，它們都是利用FIFO排隊模型來指揮進程間的通信。對于管道，我們可以形象地把它們當作是連接兩個實體的一個單向連接器。例如，請看下面的命令：

　　該命令首先創建兩個進程，一個對應于ls –1，另一個對應于wc –l。然后，把第一個進程的標準輸出設為第二個進程的標準輸入(如圖1所示)。它的作用是計算當前目錄下的文件數量。

　　圖1：管道示意圖

　　如上圖所示，前面的例子實際上就是在兩個命令之間建立了一根管道(有時我們也將之稱為命令的流水線操作)。第一個命令ls執行后產生的輸出作為了第二個命 令wc的輸入。這是一個半雙工通信，因為通信是單向的。兩個命令之間的連接的具體工作，是由內核來完成的。下面我們將會看到，除了命令之外，應用程序也可 以使用管道進行連接。

　　二、信號和消息的區別

　　我們知道，進程間的信號通信機制在傳遞信息時是以信號為載體的，但管道通信機制的信息載體是消息。那么信號和消息之間的區別在哪里呢?

　　首先，在數據內容方面，信號只是一些預定義的代碼，用于表示系統發生的某一狀況;消息則為一組連續語句或符號，不過量也不會太大。在作用方面，信號擔任進程間少量信息的傳送，一般為內核程序用來通知用戶進程一些異常情況的發生;消息則用于進程間交換彼此的數據。

　　在 發送時機方面，信號可以在任何時候發送;信息則不可以在任何時刻發送。在發送者方面，信號不能確定發送者是誰;信息則知道發送者是誰。在發送對象方面，信 號是發給某個進程;消息則是發給消息隊列。在處理方式上，信號可以不予理會;消息則是必須處理的。在數據傳輸效率方面，信號不適合進大量的信息傳輸，因為 它的效率不高;消息雖然不適合大量的數據傳送，但它的效率比信號強，因此適于中等數量的數據傳送。

　　三、管道和命名管道的區別

　　我們知道，命名管道和管道都可以在進程間傳送消息，但它們也是有區別的。

　　管道技術只能用于連接具有共同祖先的進程，例如父子進程間的通信，它無法實現不同用戶的進程間的信息共享。再者，管道不能常設，當訪問管道的進程終止時，管道也就撤銷。這些限制給它的使用帶來不少限制，但是命名管道卻克服了這些限制。

　　命名管道也稱為FIFO，是一種永久性的機構。FIFO文件也具有文件名、文件長度、訪問許可權等屬性，它也能像其它Linux文件那樣被打開、關閉和刪除，所以任何進程都能找到它。換句話說，即使是不同祖先的進程，也可以利用命名管道進行通信。

　　如果想要全雙工通信，那最好使用Sockets API。下面我們分別介紹這兩種管道，然后詳細說明用來進行管道編程的編程接口和系統級命令。

　　四、管道編程技術

　　在程序中利用管道進行通信時，根據通信主體大體可以分為兩種情況：一種是具有共同祖先的進程間的通信，比較簡單;另一種是任意進程間通信，相對較為復雜。下面我們先從較為簡單的進程內通信開始介紹。

　　1. 具有共同祖先的進程間通信管道編程

　　為了了解管道編程技術，我們先舉一個例子。在這個例中，我們將在進程中新建一個管道，然后向它寫入一個消息，管道讀取消息后將其發出。代碼如下所示：

　　示例代碼1：管道程序示例

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

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