Linux中進程的通信方式有信號,管道,共享內存,消息隊列socket等。其中管道是*nix系統進程間通信的最古老形式,所有*nix都提供這種通信方式。管道是一種半雙工的通信機制,也就是說,它只能一端用來讀,另外一端用來寫;另外,管道只能用來在具有公共祖先的兩個進程之間通信。管道通信遵循先進先出的原理,并且數據只能被讀取一次,當此段數據被讀取后,馬上會從數據中消失,這一點很重要。
Linux上,創建管道使用pipe函數,當它執行后,會產生兩個文件描述符,分別為讀端和寫端。單個進程中的管道幾乎沒有任何作用,通常會先調用pipe,然后調用fork,從而創建從父進程到子進程的IPC通道。
Linux中,我們經常會使用到管道,例如用cat命令查看一個大文件時,一頁不能全部顯示,我們可以通過cat xxx | more來分頁顯示,又比如搜索文件里的內容可以用 cat xxx | grep search來進行,這里我們都用到了管道。接下來我會用python編寫一段自動分頁顯示的程序,而不用手動來使用管道。
#!/usr/bin/env pythonimport os,sysif not sys.argv[1:]: print "No filename input" sys.exit(1)try: fp = open(sys.argv[1],"r")except IOError,msg: sys.exit(msg)pi=os.pipe()pid=os.fork()if pid: #parent os.close(pi[0]) #close read pipe #write to pipe line=fp.readline() while line: os.write(pi[1],line) line=fp.readline() #close write pipe os.close(pi[1]) #wait for chile os.waitpid(pid,0)else: os.close(pi[1]) #close write pipe #put pipe read to stdin os.dup2(pi[0],sys.stdin.fileno()) os.close(pi[0]) os.execl("/bin/more","more")
把這段代碼存為scat.py,增加執行權限之后,運行 scat.py 文件名,系統就會自動讀取文件的內容并分頁,與使用 cat 文件名 | more 的效果是一模一樣的。在上面的代碼中,用到了前幾篇博客中說的fork,dup2和exec系列函數。
首先是程序創建了一個管道,系統fork之后,父進程關閉其讀端,子進程關閉其寫端,接下來父進程讀取傳遞過來的文件名,并把內容通過管道的寫入端口寫入管道里,然后關閉寫入端口,并等待子進程的結束。子進程在關閉寫入端口后,把讀取端口重定向到進程的標準輸入,子進程就能自動接收到管道傳遞過來的數據,最后用execl函數調用系統的more程序用來處理傳遞過來的數據,這樣,就輕松實現的分頁的效果。
pipe是半雙工的通信機制,如果進程間要使用全雙工的通信,可以創建兩條管道來達到全雙工的效果。另外,pipe匿名管道只能用來在擁有同一個父進程的進程間通信,*nix提供另外一個fifo(命名管道)可以讓任意的進程之間實現通信,會在接下來的博客中來講。
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