匿名管道和命名管道

进程间通信（IPC）

每个进程有各自不同的用户地址空间，任何一个进程的全局变量在另一个进程中都看不到。所以进程之间要交换数据必须通过内核，在内核中开辟一块缓冲区，进程1把数据从用户空间中拷贝到缓冲区，进程2再从缓冲区把数据读走。内核提供的这种机制就是进程间通信。
通信需要媒介，两个进程间通信的媒介就是内存。通信的原理就是让两个或多个进程能够看到同一块共同的资源，这块资源一般都是由内存提供。

匿名管道（pipe）

管道是IPC最基本的一种实现机制。我们都知道在Linux下“一切皆文件”，其实这里的管道就是一个文件。管道实现进程通信就是让两个进程都能访问该文件。
管道的特征：
①只提供单向通信，也就是说，两个进程都能访问这个文件，假设进程1往文件内写东西，那么进程2 就只能读取文件的内容。
②只能用于具有血缘关系的进程间通信，通常用于父子进程建通信
③管道是基于字节流来通信的
④依赖于文件系统，它的生命周期随进程的结束结束（随进程）
⑤其本身自带同步互斥效果

要实现管道，首先我们介绍两个函数：
1.创建管道：

int pipe(int pipefd[2])

注释：调用pipe函数时，首先在内核中开辟一块缓冲区用于通信，它有一个读端和一个写端，然后通过pipefd参数传出给用户进程两个文件描述符，pipefd[0]指向管道的读端，pipefd[1]指向管道的写段。在用户层面看来，打开管道就是打开了一个文件，通过read()或者write()向文件内读写数据，读写数据的实质也就是往内核缓冲区读写数据。
返回值：成功返回0，失败返回-1。

既然管道只能用于具有血缘关系的进程间通信，因此在这里我们可以调用fork函数，创建一个子进程，然后让父子进程通过管道进行通信。

2.创建子进程：

 pid_t fork(void);

注释：包含在头文件“unistd.h”中，无参数，返回值类型为pid_t
返回值：(下面这个是关于该函数返回值的介绍)调用成功将子进程的pid返回给父进程，失败返回-1给父进程。注意：调用成功会有两个返回值，对于父进程，返回的是子进程的pid；对于子进程，返回的是0

总结一下实现管道通信的步骤：
①调用pipe函数，由父进程创建管道，得到两个文件描述符指向管道的两端
②父进程调用fork创建子进程，则对于子进程，也有两个文件描述符指向管道的两端
③父进程关闭读端，只进行写操作；子进程关闭写端，只进行读操作。管道是用唤醒队列实现的，数据从写段流入到读端，这样就形成了进程间通信。

代码：https://github.com/lybb/Linux/tree/master/mypipe

使用管道需要注意的4种特殊情况：

• 如果所有指向管道写端的文件描述符都关闭了，而仍然有进程从管道的读端读数据，那么文件内的所有内容被读完后再次read就会返回0，就像读到文件结尾。
• 如果有指向管道写端的文件描述符没有关闭（管道写段的引用计数大于0），而持有管道写端的进程没有向管道内写入数据，假如这时有进程从管道读端读数据，那么读完管道内剩余的数据后就会阻塞等待，直到有数据可读才读取数据并返回。
• 如果所有指向管道读端的文件描述符都关闭，此时有进程通过写端文件描述符向管道内写数据时，则该进程就会收到SIGPIPE信号，并异常终止。
• 如果有指向管道读端的文件描述符没有关闭（管道读端的引用计数大于0），而持有管道读端的进程没有从管道内读数据，假如此时有进程通过管道写段写数据，那么管道被写满后就会被阻塞，直到管道内有空位置后才写入数据并返回。

命名管道（FIFO）

上述管道虽然实现了进程间通信，但是它具有一定的局限性：首先，这个管道只能是具有血缘关系的进程之间通信；第二，它只能实现一个进程写另一个进程读，而如果需要两者同时进行时，就得重新打开一个管道。
为了使任意两个进程之间能够通信，就提出了命名管道（named pipe 或 FIFO）。
1、与管道的区别：提供了一个路径名与之关联，以FIFO文件的形式存储于文件系统中，能够实现任何两个进程之间通信。而匿名管道对于文件系统是不可见的，它仅限于在父子进程之间的通信。
2、FIFO是一个设备文件，在文件系统中以文件名的形式存在，因此即使进程与创建FIFO的进程不存在血缘关系也依然可以通信，前提是可以访问该路径。
3、FIFO(first input first output)总是遵循先进先出的原则，即第一个进来的数据会第一个被读走。

那么知道什么是命名管道后我们如何通过一个命名管道实现两个进程之间通信呢？？？？同上一样，我们先给出函数：

• 创建命名管道（两种方法）：

（1）Shell下用命令mknod 或 mkfifo创建命名管道：mknod namedpipe
（2）系统函数创建：

#include <sys/stat.h>
int  mknod(const  char*  path, mode_t mod,  dev_t dev);
int  mkfifo(const  char* path,  mode_t  mod);

注释：这两个函数都能创建一个FIFO文件，该文件是真实存在于文件系统中的。函数 mknod 中参数 path 为创建命名管道的全路径； mod 为创建命名管道的模式，指的是其存取权限； dev为设备值，改值取决于文件创建的种类，它只在创建设备文件是才会用到。
返回值：这两个函数都是成功返回 0 ，失败返回 -1

• 命名管道与匿名管道使用的区别：
  命名管道创建完成后就可以使用，其使用方法与管道一样，区别在于：命名管道使用之前需要使用open()打开。这是因为：命名管道是设备文件，它是存储在硬盘上的，而管道是存在内存中的特殊文件。但是需要注意的是，命名管道调用open()打开有可能会阻塞，但是如果以读写方式（O_RDWR）打开则一定不会阻塞；以只读（O_RDONLY）方式打开时，调用open()的函数会被阻塞直到有数据可读；如果以只写方式（O_WRONLY）打开时同样也会被阻塞，知道有以读方式打开该管道。

代码：https://github.com/lybb/Linux/tree/master/FIFO