命名管道原理(和匿名管道的对比),mkfifo(命令行,函数),命名管道模拟实现代码+与多个子进程通信代码

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命名管道原理(和匿名管道的对比),mkfifo(命令行,函数),命名管道模拟实现代码+与多个子进程通信代码

目录

命名管道

引入

原理

和匿名管道的对比

使用 -- mkfifo

命令行指令

 创建

文件类型p

使用

函数

函数原型

模拟实现

头文件

客户端代码

服务端代码

运行情况

模拟实现 -- 与多个子进程

介绍

服务端代码: 

运行情况

命名管道

引入

匿名管道只能用于父子进程之间通信,如果我们想要两个完全无关联的进程通信该怎么办?

• 首先,通信本质还是不变的 : 要让不同的进程看到同一份资源
• 依然还是用文件作为中间介质,但拿到文件的方式不同

原理

• 如果一个进程打开一个文件,另一个进程也想打开这个文件:
• 直接让该进程也指向这个已存在的file结构体(不需要再创建一个file,否则内存中会存在大量相同的数据)

• 但是!普通文件的数据是要被刷新到磁盘上的
• 我们的目的可不是为了将数据写到磁盘,而是让两个进程进行通信
• 因此需要尽量避免io(1是 io速度太慢,2是 通信过程产生的数据没必要写到磁盘上)
• 因此,管道文件油然而生(也就是命名管道),它是一种特殊的文件
• 它一旦被打开,就会有自己的路径(路径具有唯一性)
• 因此,不同进程就可以通过唯一的路径来访问同一个管道文件

和匿名管道的对比

两种管道本质上都是一样的(都是文件) 

但实现[让不同进程看到同一份资源]的手段不同

• 匿名管道 -- 子进程继承父进程的文件描述符表,[直接用fd拿到文件]
• 命名管道 -- 两个进程访问同一路径下的文件,[用路径拿到文件]

使用 -- mkfifo

命令行指令

 创建

文件类型p

p(pipe) -- 管道文件

使用

当只有一个进程打开该管道时,会阻塞

当两个不同进程打开同一路径的管道文件(一个命令就是一个进程 ,echo和cat)

就可以进行通信噜

函数

函数原型

模拟实现

头文件

comm.hpp:

#ifndef COMM_H
#define COMM_H#include <iostream>
#include <cstring>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string>
#include <fcntl.h>
#include<unistd.h>using namespace std;string pipe_path = "./fifo.ipc";
#define mode 0666
#define num 1024#endif

log.hpp:

#pragma once#include <iostream>
#include <string>
#include<time.h>using namespace std;#define debug 0
#define notice 1
#define warning 2
#define error 3const string msg[]  //定义不同类型的信息状态
{"debug", "notice", "warning", "error"
};ostream& log(string message,int level) { cout<<"|"<<(unsigned)time(nullptr)<<"|"<<message<<"|"<<msg[level]<<"|"<<endl;return cout;
}

客户端代码

#include"comm.hpp"//用于发送信息(客户端)
int main(){//文件操作int fd=open(pipe_path.c_str(),O_WRONLY|O_TRUNC);if(fd<0){perror("open");exit(1);}string buffer;while(true){cout<<"Please enter the information you want to send : "<<endl;getline(cin,buffer);  //输入要发送的信息int size=write(fd,buffer.c_str(),buffer.size());//向管道文件写入if(size<0){perror("write");exit(2);}else if(size==0){break;}} exit(fd);return 0;
}

服务端代码

#include "comm.hpp"
#include"log.hpp"// 用于接收信息(服务端)int main()
{// 创建管道文件if (mkfifo(pipe_path.c_str(), mode) < 0){perror("mkfifo");}log("创建管道文件成功",debug);// 文件操作int fd = open(pipe_path.c_str(), O_RDONLY);if (fd < 0){perror("open");exit(1);}log("打开文件成功",debug);// 进行通信char buffer[num];while (true){memset(buffer, 0, sizeof buffer);ssize_t size = read(fd, buffer, sizeof buffer - 1);//读取管道文件中的内容cout<<size<<endl;if (size < 0){perror("read");exit(2);}else if (size == 0){cerr << "read end , client quit , sever quit too " << endl;break;}else{cout << "send_message is : " << buffer << endl;log("读取信息成功",debug);}}// 关闭close(fd);log("关闭管道文件成功",debug);unlink(pipe_path.c_str());log("删除管道文件成功",debug);return 0;
}

运行情况

创建管道,等待另一方打开该管道

一端打开文件后,另一端才打开

服务端收到客户端发送的信息

客户端关闭,服务端也退出当服务端关闭,客户端也会退出

模拟实现 -- 与多个子进程

介绍

• 其他部分与上面相同,只需要在服务端修改
• 将读取信息的部分分装一个函数
• 然后在服务端创建子进程,让子进程去读取客户端发送的信息

服务端代码: 

#include "comm.hpp"
#include"log.hpp"// 用于接收信息(服务端)void recive_message(int fd){char buffer[num];while (true){memset(buffer, 0, sizeof buffer);ssize_t size = read(fd, buffer, sizeof buffer - 1);//cout<<size<<endl;if (size < 0){perror("read");exit(2);}else if (size == 0){cerr <<"[ " << getpid() << " ]" << "read end , client quit , sever quit too " << endl;break;}else{cout << "[ " << getpid() << " ]" <<" send_message is : " << buffer << endl;log("读取信息成功",debug);}}
}
int main()
{// 创建管道文件if (mkfifo(pipe_path.c_str(), mode) < 0){perror("mkfifo");}log("创建管道文件成功",debug);// 文件操作int fd = open(pipe_path.c_str(), O_RDONLY);if (fd < 0){perror("open");exit(1);}log("打开文件成功",debug);for(int i=0;i<process_size;i++){size_t id=fork();if(id==0){recive_message(fd); //创建子进程去读取exit(0);}}for(int i=0;i<process_size;i++){pid_t ret=waitpid(-1,nullptr,0);}// 关闭close(fd);log("关闭管道文件成功",debug);unlink(pipe_path.c_str());log("删除管道文件成功",debug);return 0;
}

运行情况