《趣谈linux操作系统》小结(三十二) - 管道

管道

这次学习了管道的具体创建与使用。

管道的创建通过调用函数

int pipe(fd[2]);

返回了两个文件描述符，这表示管道的两端，一个是管道的读取端描述符 fd[0]，另一个是管道的写入端描述符 fd[1]。先读后写。

pipe系统调用，最终是调到一个pipe2的函数.这里面要创建一个数组 files，用来存放管道的两端的打开文件，另一个数组 fd 存放管道的两端的文件描述符。

匿名管道

所谓的匿名管道，其实就是内核里面的一串缓存。读写管道的文件的操作就是对这段缓存的操作。创建的两个文件描述符都是在一个进程里面的，通过fork创建子进程的方式，使得子进程也可以访问相同的文件，最终实现父子进程间的通信。

父进程和子进程都可以写入，也都可以读出，通常的方法是父进程关闭读取的 fd，只保留写入的 fd，而子进程关闭写入的 fd，只保留读取的 fd，如果需要双向通行，则应该创建两个管道。具体的操作需要程序员自己掌控。

好了，那么shell命令怎么实现的管道呢。其实，就是先fork一个进程A，进程A保留写入的fd。此时shell保留读端的fd。 然后再fork一个进程B，这样进程B就可以有读端的fd，shell进程关掉自己的读端功能。A和B就分别控制管道的两端了。至于输入输出传输，需要把读端的fd和进程B的标准输入fd关联起来，这是调用的

int dup2(int oldfd, int newfd);

将老的文件描述符赋值给新的文件描述符，让 newfd 的值和 oldfd 一样。 具体的就是进程A调用dup2(fd[1],STDOUT_FILENO)，写端对应A的标准输出。进程B调用dup2(fd[0],STDIN_FILENO)，读端对应B的标准输入。这样，就实现了读写的无缝衔接。 A以后往标准输出写入的任何东西，都会写入管道文件。B以后从标准输入读取的任何东西，都来自于管道文件。

命名管道

命名管道需要事先通过命令 mkfifo，进行创建。如果是通过代码创建命名管道，也有一个函数，但是这不是一个系统调用，而是 Glibc 提供的函数，也叫mkfifo。

int mkfifo (const char *path, mode_t mode)

Glibc 的 mkfifo 函数会调用 mknodat 系统调用，还记得咱们学字符设备的时候，创建一个字符设备的时候，也是调用的 mknod。这里命名管道也是一个设备，因而我们也用 mknod。

接下来，要打开这个管道文件，我们还是会调用文件系统的 open 函数。所谓的命名管道，其实是也是内核里面的一串缓存。

命名管道的创建与使用伪代码:

// create
int  ret  = mkfifo( "/tmp/cmd_pipe" , S_IFIFO  |  0666 );
    
// read
pfp  = fopen("/tmp/cmd_pipe", "r");
    ...
ret = fgets( buffer, MAX_LINE, pfp );


// write
pfp =fopen( "/tmp/cmd_pipe", "w+");

       ...
ret = fprintf( pfp, "Here’s a test string!\n");

行动，才不会被动!

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