Linux系统进程间通信

        进程间通信（Inter Process Communication，IPC）指代进程间的信息交换，IPC有很多种实现方式，比如：管道通信、信号通信、消息队列、共享内存、信号重组、POSIX信号量等。进程间通信可以实现信息共享、资源共享以及进程控制等功能。

1.管道通信

        管道通信是Linux系统提供的一种通信方式，管道通信类似于水管，管道可以被分为读端和写端。在打开管道后，写端和读端都会被分配一个fd，同一个管道可以被同时读或者写，但是读端只可以读取，并且写端只可以写入。

        管道提供了一个内核缓冲区，在工作时，A进程调用write()函数写入到管道的内核缓冲区，写入完成后，A进程可以去执行其他工作，但是特别注意，如果缓冲区写满了，write函数会一直阻塞，必须等待B进程read之后才可以继续写入。如想避免阻塞，可以使用fcntl设置O_NONBLOCK将管道设置为非阻塞状态，或者使用poll/select监听管道。

        同样的，如果缓冲区为空的，在调用read函数读取时也会产生阻塞，只有当写端所有的fd关闭且缓冲区全空后，read函数才会读取到EOF不会被阻塞。在管道的所有读端的fd关闭之后，如果写端继续写入，程序会收到SIGPIPE信号则会直接导致进程意外终止。

        一个管道对象可以拥有多个fd，但是只能拥有一个读端和一个写端。同一个管道的同一个fd不能既读又写，但是一个管道可以被一边读一边写。管道通信最好是用哪端留哪端，不用立即关闭。

        同一个fd可以被多个进程同时持有并写入。从应用层的角度看这些写入是同时的，但在内核里，同一时刻只有一个写者能进入临界区，写入操作是被串行化的。通过这种串行写入，可以保证数据的完整性。特别注意，内核仅保证每次的写入是原子的，这个保证大小是有限制的，当数据大于PIPE_BUF的大小（4kb）后，数据将会被拆分为一段一段的写入，此时通常无法继续保证写入数据不出现交错。

        匿名管道：

        管道在Linux系统中以文件的形式存在，Linux系统中的管道文件分为匿名管道（pipe）和命名管道（fifo），匿名管道的特点是没有名称，故用户无法调用open进行打开，在Linux系统中提供了系统调用接口pipe用于创建匿名管道并且返回fd。

        pipe接口的标准pipe (int __pipedes[2])，传入为一个包含两个数据的整形数组，假设使用pipe(fd)调用后，fd[0]将为读端fd，fd[1]为写端fd。

        由于匿名管道的特性，其fd仅可以通过父进程创建后分发给子进程间进行通信，即其必须来源于同一个父进程。下面是一个匿名管道的使用例程。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
int main(){
    char str[20] = {};
    int fd[2];
    if(pipe(fd)){
        printf("创建管道失败！\n");
        return 0;
    };
    pid_t pid = fork();
    if(pid == -1){
        printf("子进程创建失败！\n");
        return 0;
    }
    if (pid == 0) {
        fflush(stdout);
        while (1) {
            read(fd[0], str, 20);
            printf("\n[子进程]：收到来自父进程的消息：%s\n", str);
            if (!strcmp(str, "结束通信")) {
                break;
            }
        }
        _exit(NULL);
    }else {
        while (1) {
            printf("[父进程]请输入要传递给子进程的消息：");
            fflush(stdout);
            scanf("%s", str);
            write(fd[1], str, strlen(str)+1);
            if (!strcmp(str, "结束通信")) {
                break;
            }
        }
        printf("结束！\n");
        wait(NULL);
    }
    return 0;
}