管道是Linux中很重要的一种通信方式,是把一个程序的输出直接连接到另一个程序的输入,

常说的管道多是指无名管道,无名管道只能用于具有亲缘关系的进程之间，这是它与有名管道的最大区别。

有名管道叫 named pipe 或者 FIFO( 先进先出 ) ，可以用函数 mkfifo() 创建。

Linux 管道的实现机制
从本质上说，管道也是一种文件，但它又和一般的文件有所不同，管道可以克服使用文件进行通信的两个问题，具体表现为：

（1） 限制管道的大小。实际上，管道是一个固定大小的缓冲区。在 Linux 中，该缓冲区的大小为 1 页，即 4K 字节，使得它的大小不象文件那样不加检验地增长。使用单个固定缓冲区也会带来问题，比如在写管道时可能变满，当这种情况发生时，随后对管道的 write() 调用将默认地被阻塞，等待某些数据被读取，以便腾出足够的空间供 write() 调用写。

（2） 读取进程也可能工作得比写进程快。当所有当前进程数据已被读取时，管道变空。当这种情况发生时，一个随后的 read() 调用将默认地被阻塞，等待某些数据被写入，这解决了 read() 调用返回文件结束的问题。
注意： 从管道读数据是一次性操作，数据一旦被读，它就从管道中被抛弃，释放空间以便写更多的数据。

1. 管道的结构
  在 Linux 中，管道的实现并没有使用专门的数据结构，而是借助了文件系统的 file 结构和 VFS 的索引节点 inode 。通过将两个 file 结构指向同一个临时的 VFS 索引节点，而这个 VFS 索引节点又指向一个物理页面而实现的。

2. 管道的读写
   管道实现的源代码在 fs/pipe.c 中，在 pipe.c 中有很多函数，其中有两个函数比较重要，即管道读函数 pipe_read() 和管道写函数 pipe_wrtie() 。管道写函数通过将字节复制到 VFS 索引节点指向的物理内存而写入数据，而管道读函数则通过复制物理内存中的字节而读出数据。当然，内核必须利用一定的机制同步对管道的访问，为此，内核使用了锁、等待队列和信号。

  当写进程向管道中写入时，它利用标准的库函数 write() ，系统根据库函数传递的文件描述符，可找到该文件的 file 结构。 file 结构中指定了用来进行写操作的函数（即写入函数）地址，于是，内核调用该函数完成写操作。写入函数在向内存中写入数据之前，必须首先检查 VFS 索引节点中的信息，同时满足如下条件时，才能进行实际的内存复制工作：


 · 内存中有足够的空间可容纳所有要写入的数据；  

 · 内存没有被读程序锁定。  


如果同时满足上述条件，写入函数首先锁定内存，然后从写进程的地址空间中复制数据到内存。否则，写入进程就休眠在 VFS 索引节点的等待队列中，接下来，内核将调用调度程序，而调度程序会选择其他进程运行。写入进程实际处于可中断的等待状态，当内存中有足够的空间可以容纳写入数据，或内存被解锁时，读取进程会唤醒写入进程，这时，写入进程将接收到信号。当数据写入内存之后，内存被解锁，而所有休眠在索引节点的读取进程会被唤醒。

  管道的读取过程和写入过程类似。但是，进程可以在没有数据或内存被锁定时立即返回错误信息，而不是阻塞该进程，这依赖于文件或管道的打开模式。反之，进程可以休眠在索引节点的等待队列中等待写入进程写入数据。当所有的进程完成了管道操作之后，管道的索引节点被丢弃，而共享数据页也被释放。

  因为管道的实现涉及很多文件的操作 , 因此 , 当读者学完有关文件系统的内容后来读 pipe.c 中的代码，你会觉得并不难理解。

Linux 管道的创建和使用都要简单一些，唯一的原因是它需要更少的参数。实现与 Windows 相同的管道创建目标， Linux 和 UNIX 使用下面的代码片段：

pipe 函数来创建 Linux 命名管道
int fd1[2];
 if(pipe(fd1)) 

  { printf("pipe()FAILED: errno=%d",errno); 

  return1; 

 }

Linux 管道对阻塞之前一次写操作的大小有限制。专门为每个管道所使用的内核级缓冲区确切为 4096 字节。 除非阅读器清空管道，否则一次超过 4K 的写操作将被阻塞。实际上这算不上什么限制，因为读和写操作是在不同的线程中实现的。
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