进程的管道通信

合集下载

c语言进程间通信的几种方法

c语言进程间通信的几种方法一、管道（Pipe）管道是一种半双工的通信方式，它可以在两个相关的进程之间传递数据。

具体而言，管道可以分为匿名管道（只能在父子进程之间使用）和有名管道（可以在不相关的进程之间使用）。

1. 匿名管道匿名管道主要通过pipe函数创建，它只能在具有亲缘关系的进程之间使用。

父进程调用pipe函数创建管道后，可以通过fork函数创建子进程，并通过管道进行通信。

父进程通过write函数将数据写入管道，子进程通过read函数从管道中读取数据。

2. 有名管道有名管道是一种特殊的文件，可以在不相关的进程之间进行通信。

创建有名管道可以使用mkfifo函数，在进程间通信时，一个进程以写的方式打开管道，另一个进程以读的方式打开管道，就可以进行数据的读写。

二、共享内存（Shared Memory）共享内存是一种高效的进程间通信方式，它可以在多个进程之间共享同一块物理内存区域。

具体而言，共享内存的创建过程包括创建共享内存区域、映射到进程的虚拟地址空间和访问共享内存。

1. 创建共享内存区域使用shmget函数创建共享内存区域，需要指定共享内存的大小和权限等参数。

2. 映射到进程的虚拟地址空间使用shmat函数将共享内存区域映射到进程的虚拟地址空间，使得进程可以通过访问内存的方式进行通信。

3. 访问共享内存通过对共享内存区域的读写操作，实现进程间的数据交换。

三、消息队列（Message Queue）消息队列是一种可以在不相关的进程之间传递数据的通信方式。

它是一种存放在内核中的消息链表，进程可以通过系统调用对消息进行发送和接收。

1. 创建消息队列使用msgget函数创建消息队列，需要指定消息队列的键值和权限等参数。

2. 发送消息使用msgsnd函数向消息队列中发送消息，需要指定消息队列的标识符和消息的类型等参数。

3. 接收消息使用msgrcv函数从消息队列中接收消息，需要指定消息队列的标识符、接收消息的缓冲区和接收消息的类型等参数。

c语言中管道的作用

c语言中管道的作用管道（pipe）是一种进程间通信机制，它允许一个进程将产生的数据传递给另外一个进程，这两个进程可以是同一程序的不同部分，也可以是完全不同的程序。

通常来说，两个进程之间通过管道进行通信的方式可以分为两种：1. 无名管道（Unamed Pipe）无名管道是由一个进程创建并用于与另一个进程进行通信的管道，它通常被用于父子进程之间的通信。

无名管道的特点是只能在具有亲缘关系的进程之间使用，而且数据传输方向是单向的，也就是说只能从一个进程写入数据，而另一个进程则只能读取数据。

在创建无名管道时可以使用pipe()函数来实现，它会返回一个数组，其中第一个文件描述符用于读取数据，第二个文件描述符用于写入数据。

管道在操作系统中的作用非常重要，主要体现在以下几个方面：1. 进程间通信管道可以用于多个进程间进行通信，这使得进程间协作变得更加灵活、高效。

例如，在一个父进程和多个子进程之间的情况下，父进程可以配置一条管道并向每个子进程发出指令，子进程则可以使用管道来向父进程发送数据或请求。

2. 数据传输管道可以用于在不同进程之间传输数据，这对于在大型计算机系统中协作的进程而言尤其重要。

例如，在云计算方案中，需要将计算任务分配给不同的处理节点，并由这些处理节点共享数据和计算结果。

3. 常规I/O管道不仅可以用于进程间通信和数据传输，它也可以用于常规I/O流。

当读取一个管道时，如果管道没有数据可用，则读取操作将阻塞并等待数据到达。

与此同时，以写入模式打开的管道可以被看作是一个基于缓存的输出设备，它接受数据，保存到数据的缓存区中，这些数据可以被其他进程读取。

总之，管道作为进程之间相互通信、传输数据的机制，在计算机系统中具有重要的作用。

了解管道的原理、使用方法和相关函数，对于程序员而言是一项必备的技能。

进程通信的几种方法

进程通信的几种方法进程通信是指在操作系统中，不同的进程之间进行数据交换和信息传递的过程。

在现代操作系统中，进程通信是非常重要的，因为多个进程之间的协作可以提高系统的性能和效率。

本文将介绍几种常见的进程通信方法。

1.管道通信管道通信是一种单向、半双工的通信方式，通过创建一个管道，将一个进程的输出连接到另一个进程的输入，从而实现数据的传输。

管道通信一般用于具有父子关系的进程之间或者具有共同祖先的进程之间。

2.消息队列通信消息队列通信是一种通过操作系统内核来传递消息的机制。

进程可以将消息发送到消息队列，其他进程则可以从消息队列中接收消息。

消息队列通信具有高效、可靠、灵活等特点，常用于进程之间传递数据量较大的情况。

3.共享内存通信共享内存通信是一种进程间共享内存区域的方式。

多个进程可以访问同一块内存区域，从而实现数据的共享。

共享内存通信的优点是速度快，因为进程之间不需要进行数据的复制，但是需要进程之间进行同步和互斥操作，以避免数据的冲突。

4.信号量通信信号量通信是一种通过操作系统提供的信号量机制来实现进程间同步和互斥的方式。

进程可以通过信号量来进行互斥操作，以确保共享资源的安全访问。

信号量通信常用于进程之间共享资源的管理和同步。

5.套接字通信套接字通信是一种通过网络进行进程通信的方式，常用于不同主机之间的进程通信。

套接字通信可以通过TCP或UDP协议来实现，具有跨平台、可靠性高等特点。

总结起来，进程通信是操作系统中非常重要的一部分，不同的进程之间可以通过各种方式进行数据的交换和信息的传递。

管道通信、消息队列通信、共享内存通信、信号量通信和套接字通信是常见的几种进程通信方法。

不同的通信方法适用于不同的场景，开发人员需要根据具体需求选择合适的通信方式。

进程通信的正确使用可以提高系统的性能和效率，确保系统的稳定运行。

进程间的八种通信方式----共享内存是最快的IPC方式

进程间的⼋种通信⽅式----共享内存是最快的IPC⽅式
1.⽆名管道( pipe )：管道是⼀种半双⼯的通信⽅式，数据只能单向流动，⽽且只能在具有亲缘关系的进程间使⽤。

进程的亲缘关系通常是指⽗⼦进程关系。

2.⾼级管道(popen)：将另⼀个程序当做⼀个新的进程在当前程序进程中启动，则它算是当前程序的⼦进程，这种⽅式我们成为⾼级管道⽅式。

3.有名管道 (named pipe) ：有名管道也是半双⼯的通信⽅式，但是它允许⽆亲缘关系进程间的通信。

4.消息队列( message queue ) ：消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。

消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载⽆格式字节流以及缓冲区⼤⼩受限等缺点。

5.信号量( semophore ) ：信号量是⼀个计数器，可以⽤来控制多个进程对共享资源的访问。

它常作为⼀种锁机制，防⽌某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。

因此，主要作为进程间以及同⼀进程内不同线程之间的同步⼿段。

6.信号 ( sinal ) ：信号是⼀种⽐较复杂的通信⽅式，⽤于通知接收进程某个事件已经发⽣。

7.共享内存( shared memory ) ：共享内存就是映射⼀段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由⼀个进程创建，但多个进程都可以访问。

共享内存是最快的 IPC ⽅式，它是针对其他进程间通信⽅式运⾏效率低⽽专门设计的。

它往往与其他通信机制，如信号两，配合使⽤，来实现进程间的同步和通信。

8.套接字( socket ) ：套解字也是⼀种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可⽤于不同机器间的进程通信。

操作系统进程的管道通信实验报告

5、验证读写进程本身是否已经实现了互斥作用
实验内容与步骤:
编写程序实现进程的管道通信。用系统调用pipe( )建立一管道, 二个子进程P1和P2分别向管道各写一句话：
Child P1 is sending a message!
Child P2 is sending a message!
父进程从管道中读出二个来自子进程的信息并显示（要求先接收P1, 后P2）。
进程的管道通信实验报告
学号
姓名
时间
2011年11月18日
专业
网络工程
班级
5班
实验题目:进程的管道通信实验
实验目的:
1.了解什么是管道
2.熟悉UNIX/LINUX支持的管道通信方式
3.通过进程多次的循环读写学习利用管道进行进程间的通信
4.验证lockf的加锁解锁作用
5.验证读写进程本身是否已经实现了互斥作用
2.熟悉UNIX/LINUX支持的管道通信方式, 并在程序中运用了pipe（）, read（）和write（）等系统调用。
3、验证了lockf的加锁解锁作用, 并验证了读写进程互斥。
4、进程中sleep（5）的作用是让所显示的内容休眠5秒钟,即等待5秒钟再显示。进程1和进程2也能对管道进行操作,因为他们同属于共同的管道,共同共享资源。
printf("%s\n", InPipe);
}
exit(0);
}
}
return 0;
}
运行结果如下:
分析与体会:
1.通过本实验, 我了解到所谓管道, 是指能够连接一个写进程和一个读进程、并允许它们以生产者—消费者方式进行通信的一个共享文件, 又称为pipe文件。由写进程从管道的写入端（句柄1）将数据写入管道, 而读进程则从管道的读出端（句柄0）读出数据。并知道pipe文件的建立。

进程通讯管理实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 理解进程通信的概念和原理；2. 掌握进程通信的常用机制和方法；3. 能够使用进程通信机制实现进程间的数据交换和同步；4. 增强对操作系统进程管理模块的理解。

二、实验环境1. 操作系统：Linux2. 编程语言：C3. 开发环境：GCC三、实验内容1. 进程间通信的管道机制2. 进程间通信的信号量机制3. 进程间通信的共享内存机制4. 进程间通信的消息队列机制四、实验步骤1. 管道机制（1）创建管道：使用pipe()函数创建管道，将管道文件描述符存储在两个变量中，分别用于读和写。

（2）创建进程：使用fork()函数创建子进程，实现父子进程间的通信。

（3）管道读写：在父进程中，使用read()函数读取子进程写入的数据；在子进程中，使用write()函数将数据写入管道。

（4）关闭管道：在管道读写结束后，关闭对应的管道文件描述符。

2. 信号量机制（1）创建信号量：使用sem_open()函数创建信号量，并初始化为1。

（2）获取信号量：使用sem_wait()函数获取信号量，实现进程同步。

（3）释放信号量：使用sem_post()函数释放信号量，实现进程同步。

（4）关闭信号量：使用sem_close()函数关闭信号量。

3. 共享内存机制（1）创建共享内存：使用mmap()函数创建共享内存区域，并初始化数据。

（2）映射共享内存：在父进程和子进程中，使用mmap()函数映射共享内存区域。

（3）读写共享内存：在父进程和子进程中，通过指针访问共享内存区域，实现数据交换。

（4）解除映射：在管道读写结束后，使用munmap()函数解除映射。

4. 消息队列机制（1）创建消息队列：使用msgget()函数创建消息队列，并初始化消息队列属性。

（2）发送消息：使用msgsnd()函数向消息队列发送消息。

（3）接收消息：使用msgrcv()函数从消息队列接收消息。

（4）删除消息队列：使用msgctl()函数删除消息队列。

Python中的进程间通信

Python中的进程间通信进程间通信（IPC，Inter-Process Communication）是一种进程之间传递数据和消息的方式。

在操作系统中，进程是程序在运行时分配给它的内存空间和系统资源的实例。

不同的进程可能运行在不同的计算机上或者同一台计算机上的不同CPU中。

进程间通信是实现多个进程相互合作完成任务的必要手段之一。

进程间通信的方式可以分为多种，包括管道、消息队列、共享内存、信号量等。

Python通过提供不同的模块实现了这些方式，使得进程可以在Python中相互通信，完成不同的任务，实现高效的协作。

1.管道（Pipe）管道是在两个进程之间建立的一条通信通道，可以进行双向通信。

通常情况下，一个进程的输出被重定向到管道中，另一个进程则从管道中读取输入。

在Python中可以使用os模块的pipe()方法来建立管道。

示例代码：```pythonimport ospipe = os.pipe()pid = os.fork()if pid == 0:#子进程从管道中读取数据os.close(pipe[1])data = os.read(pipe[0], 1024)print(f"子进程读取到的数据：{data}") os._exit(0)else:#父进程向管道中写入数据os.close(pipe[0])os.write(pipe[1], b"Hello, Pipe!")os.wait()```在上面的代码中，我们先调用了pipe()方法创建了一个管道，然后使用fork()方法创建了一个子进程。

子进程从管道中读取数据，父进程则向管道中写入数据，最终等待子进程结束。

2.消息队列（Message Queue）消息队列是一种进程间通信机制，可以在不同的进程之间传递消息。

消息队列通常是先进先出的，每个消息都有一个标识符来标记其类型。

在Python中可以使用sysv_ipc模块来使用消息队列。

进程的管道通信实验报告

进程的管道通信实验报告一、实验目的本实验旨在通过实际操作，深入理解进程间通信（IPC）的原理，掌握管道通信的实现方法，提高对操作系统进程管理的理解。

二、实验环境实验环境为Linux操作系统，使用Shell脚本进行进程的管道通信实验。

三、实验内容1. 创建两个Shell脚本文件，分别命名为sender.sh和receiver.sh。

2. 在sender.sh中，编写一个简单的程序，用于向管道中写入数据。

程序包括一个无限循环，每次循环中随机生成一个数字并写入管道。

3. 在receiver.sh中，编写一个简单的程序，用于从管道中读取数据。

程序同样包括一个无限循环，每次循环中从管道中读取一个数字并输出。

4. 使用Shell命令将sender.sh和receiver.sh链接起来，实现进程间的管道通信。

四、实验过程1. 打开两个终端窗口，分别用于运行sender.sh和receiver.sh。

2. 在第一个终端窗口中，输入命令“bash sender.sh”运行sender.sh脚本。

该脚本将创建一个无限循环，每次循环中随机生成一个数字并写入管道。

3. 在第二个终端窗口中，输入命令“bash receiver.sh”运行receiver.sh脚本。

该脚本将创建一个无限循环，每次循环中从管道中读取一个数字并输出。

4. 观察两个终端窗口的输出，可以看到sender.sh进程向管道中写入的数字被receiver.sh进程读取并输出。

五、实验总结通过本次实验，我们成功实现了进程间的管道通信。

在实验过程中，我们深入了解了进程间通信的原理和实现方法，掌握了管道通信的基本操作。

通过实际操作，我们更好地理解了操作系统中进程管理、进程间通信的相关知识。

同时，我们也发现了一些不足之处，例如在程序中没有添加异常处理机制等。

在今后的学习中，我们将继续深入探索进程间通信的相关知识，提高自己的编程技能和系统设计能力。

进程的管道通信实验总结

进程的管道通信实验是一个非常有用的实验，它允许两个进程之间进行数据交换。

这个实验主要涉及到了管道、管道缓冲区以及进程之间的通信机制。

以下是对这个实验的总结：
1. 管道的概念和作用：
管道是一种用于进程间通信的机制，它允许两个进程之间进行数据交换。

在管道通信实验中，我们创建了一个管道，并使用它来在两个进程之间传递数据。

管道的作用是连接两个进程，使得它们可以相互发送和接收数据。

2. 管道缓冲区：
管道缓冲区是管道中的一个重要概念。

当一个进程向管道写入数据时，数据会被写入缓冲区中，等待另一个进程读取。

当缓冲区中的数据被读取后，缓冲区中的数据会被移除，为新的数据腾出空间。

3. 进程间的通信：
在管道通信实验中，我们创建了两个进程，并使用管道来在它们之间进行通信。

一个进程向管道写入数据，另一个进程从管道读取数据。

通过这种方式，两个进程可以相互发送和接收数据。

4. 实验中的问题和解决方案：
在实验中，我们遇到了一些问题，如管道中的数据读写错误、进程间的通信问题等。

为了解决这些问题，我们采取了一些措施，如检查数据的读写是否正确、确保进程间的通信畅通等。

5. 实验的意义和收获：
通过这个实验，我们深入了解了进程间通信的概念和机制，并掌握了管道通信的基本原理和方法。

此外，我们还学会了如何解决实验中遇到的问题，提高了我们的编程能力和解决问题的能力。

总之，进程的管道通信实验是一个非常有意义的实验，它让我们深入了解了进程间通信的原理和方法。

通过这个实验，我们不仅掌握了相关的知识和技能，还提高了我们的编程能力和解决问题的能力。

windows进程间通信的几种方法

windows进程间通信的几种方法（实用版4篇）目录（篇1）1.引言2.Windows进程间通信概述3.管道通信4.共享内存通信5.消息队列通信6.套接字通信7.结论正文（篇1）一、引言Windows操作系统以其强大的功能和灵活性，吸引了众多用户。

在Windows平台上，进程间通信（IPC）是实现应用程序之间数据交换和协作的关键。

本文将介绍几种常用的Windows进程间通信方法。

二、Windows进程间通信概述Windows进程间通信是指不同进程之间通过某种机制实现数据交换。

它允许应用程序在不同的线程或进程之间传递信息，从而实现协同工作。

在Windows平台上，有多种进程间通信机制可供选择，包括管道、共享内存、消息队列和套接字等。

三、管道通信1.概述：管道是一种用于不同进程之间数据交换的同步机制。

它提供了一种单向数据流，可实现父子进程之间的通信。

2.创建：使用CreateNamedPipe函数创建命名管道或使用CreatePipe函数创建匿名管道。

3.读取/写入：使用ReadFile和WriteFile函数进行数据的读取和写入。

4.关闭：使用CloseHandle函数关闭管道句柄。

四、共享内存通信1.概述：共享内存允许多个进程访问同一块内存区域，从而实现数据共享和快速数据访问。

2.创建：使用CreateFileMapping函数创建共享内存映射。

3.读取/写入：使用MapViewOfFile函数将共享内存映射到进程的地址空间，并进行数据的读取和写入。

4.同步：使用原子操作或信号量进行数据的同步和互斥访问。

五、消息队列通信1.概述：消息队列允许不同进程之间传递消息，实现异步通信。

它可以实现消息的批量发送和接收，适用于高并发的消息传递场景。

2.创建：使用CreateMailslot函数创建消息队列。

3.发送/接收：使用SendMessage函数发送消息，使用SendMessage 函数的异步版本接收消息。

进程间通信的几种方式

进程间通信的⼏种⽅式典型回答1. 套接字套接字为通信的端点。

通过⽹络通信的每对进程需要使⽤⼀对套接字，即每个进程各有⼀个。

每个套接字由⼀个 IP 地址和⼀个端⼝号组成。

通常，套接字采⽤ CS 架构，服务器通过监听指定的端⼝，来等待特定服务。

服务器在收到请求后，接受来⾃客户端套接字的连接，从⽽完成连接。

2. 管道管道提供了⼀个相对简单的进程间的相互通信，普通管道允许⽗进程和⼦进程之间的通信，⽽命名管道允许不相关进程之间的通信。

知识延伸进程间通信有两种基本模型：共享内存和消息传递。

共享内存模型会建⽴起⼀块供协作进程共享的内存区域，进程通过向此共享区域读出或写⼊数据来交换信息。

消息传递模型通过在协作进程间交换信息来实现通信。

下图给出了两个模型的对⽐：很多系统同时实现了这两种模型。

消息传递对于交换较少数量的数据很有⽤，因为⽆需避免冲突。

对于分布式系统，消息传递也⽐共享内存更易实现。

共享内存可以快于消息传递，这是因为消息传递的实现经常采⽤系统调⽤，因此需要更多的时间以便内核介⼊。

与此相反，共享内存系统仅在建⽴共享内存区域时需要系统调⽤；⼀旦建⽴共享内存，所有访问都可作为常规内存访问，⽆需借助内核。

对具有多个处理核的系统上，消息传递的性能要优于共享内存。

共享内存会有⾼速缓存⼀致性问题，这是由共享数据在多个⾼速缓存之间迁移⽽引起的。

随着系统处理核的⽇益增加，可能导致消息传递作为 IPC 的⾸选机制。

共享内存系统采⽤共享内存的进程间通信，需要通信进程建⽴共享内存区域。

通常，这⼀⽚共享内存区域驻留在创建共享内存段的进程地址空间内。

其它希望使⽤这个共享内存段进⾏通信的进程应将其附加到⾃⼰的地址空间。

回忆⼀下，通常操作系统试图阻⽌⼀个进程访问另⼀个进程的内存。

共享内存需要两个或更多的进程同意取消这⼀限制；这样它们通过在共享区域内读出或写⼊来交换信息。

数据的类型或位置取决于这些进程，⽽不是受控于操作系统。

另外，进程负责确保，它们不向同⼀位置同时写⼊数据。

进程通信-管道（lockf）

进程通信-管道（lockf）实验四进程通信一、实验目的以管道通信为例了解Linux系统中进程通信的基本原理。

二、预备知识1.系统调用lockf (fd,mode,size)，对指定文件的指定区域（由size指示）进行加锁或解锁，以实现进程的同步与互斥。

其中fd是文件描述字；mode是锁定方式，=1表示加锁，=0表示解锁，size是指定文件fd的指定区域，用0表示从当前位置到文件尾。

2.进程管道的通信。

建立进程间的管道，格式为：pipe(fd); int fd[2]; 其中，fd[1] 是写端，向管道中写入； fd[0] 是读端，从管道中读出；本质上将其当作文件处理。

进程间可通过管道，用write与read来传递数据，但write 与read不可以同时进行，在管道中只能有4096字节的数据被缓冲。

写端fd[1] pipe(fd) 读端fd[0]write(fd[1],buf,size) read(fd[0],buf,size)3.write()写文件函数，把buf中的长度为size字符的消息送入管道入口fd[1]。

4.read()读文件函数，从管道出口fd[0]读出size字符的消息置入buf中。

5.系统调用sleep(second)用于进程的同步与互斥，自变量是暂停秒数。

其功能是使现行进程暂停执行由自变量规定的秒数。

6.sprintf()格式化输出到数组的函数。

7.系统调用exit()和wait()参考课本238页。

三、实验内容1.分析示例程序且编译执行。

编写一个程序，建立一个pipe，同时父进程产生一个子进程，子进程向pipe中写入一个字符串，父进程相隔5秒钟从该pipe中读出该字符串。

#include<stdio.h>main(){ int x, fd[2];char buf[30],s[30];pipe(fd);while（（x=fork()）==-1）;if ( x==0){ sprintf(buf,”this is an example\n”);printf(“child procee running! \n”);write(fd[1],buf,30); /*把buf中的字符写入管道*/sleep(5); /*睡眠5秒，让父进程读*/exit(0); /*关闭x，子进程自我中止*/}else{ wait(0); /*父进程挂起直到其某一子进程中止为止*/read(fd[0],s,30);printf(“%s”,s);}2.编写一段程序，使用系统调用pipe()建立一条管道，同时父进程生成2个子进程分别向这条管道写一句话：child1 is sending a message! Child2 is sending a message! 父进程则循环从管道中读出信息，显示在屏幕上。

进程之间的通信实验

实验：进程之间的通信管道1．Pipe函数与进程通信下面实验为使用管道进行父子进程间通信。

程序首先判断参数是否合法，因为输入的字符将从父进程通过发送到子进程中。

然后，调用pipe函数创建父子进程用于通信的管道。

使用fork函数创建子进程时，子进程会获得与父进程相同的资源，其中包括文件描述符信息。

因此，调用fork函数须在pipe函数调用前。

当父子进程通过管道进行通信时，files[1]为用于数据写入的文件描述符.因此,在子进程中,要读取管道中的数据可以调用read函数，而读取得文件描述符为files[0]。

对于父进程而言，写入数据需要调用write 函数，要写入的文件描述为files[1]。

#include <stdio.h>#include <unistd.h>int main(int argc,char* argv[]){int f_des[2];int pid;char msg[BUFSIZ];if(argc!=2){printf("Usage: %s message\n",argv[0]);return 1;}if(pipe(f_des)==-1){perror("cannot create the IPC pipe");return 1;}pid=fork();if(pid==-1){perror("cannot create new process");return 1;}else if(pid==0){close(f_des[1]);if(read(f_des[0],msg,BUFSIZ)==-1){perror("child process cannot read data from pipe");return 1;}elseprintf("in child process, receive message: %s\n",msg);_exit(0);}else {close(f_des[0]);if(write(f_des[1],argv[1],strlen(argv[1]))==-1){perror("parent process cannot write data to pipe");return 1;}elseprintf("in parent process, send message: %s\n",argv[1]);wait(NULL);_exit(0);}return 0;}2. Shell管道重订向的实现实现了在SHELL中的两个命令的组合。

操作系统实验三进程的管道通信

操作系统实验三进程的管道通信操作系统中的进程通信是指进程之间通过一定机制进行信息传递和交换的过程。

而管道是常用的进程间通信(IPC)机制之一，它提供了一种半双工的通信方式，用于在具有亲缘关系的进程之间进行通信。

本实验以Linux系统为例，介绍进程的管道通信。

一、进程间通信(IPC)概述进程之间的通信是操作系统的重要功能之一，它使得不同进程能够共享信息、协调工作。

Linux系统提供了多种进程间通信的方式，如管道、消息队列、信号、共享内存等。

其中，管道是最简单、最常用的一种进程间通信方式。

二、管道的概念与原理1.管道的概念管道是一种特殊的文件，用于实现具有亲缘关系的进程之间的通信。

整个管道可以看作是一个字节流，其中写入的数据可以被读取。

管道通常是半双工的，即数据只能从一个进程流向另一个进程，而不能反向流动。

2.管道的原理管道的内部实现是通过操作系统的缓冲区来完成的。

当一个进程往管道写入数据时，数据被放置在写管道的缓冲区中。

另一个进程从管道中读取数据时，数据被从读管道的缓冲区中取出。

如果写管道的缓冲区为空，写操作将会阻塞，直到有数据被写入为止。

同样，如果读管道的缓冲区为空，读操作将会阻塞，直到有数据可读为止。

三、管道的使用步骤1.打开管道在Linux系统中，使用`pipe`系统调用来创建管道。

它接受一个包含两个整数的参数数组，返回0表示成功，负数表示失败。

成功创建管道后，会得到两个文件描述符，分别代表读管道和写管道。

2.进程间通信在有亲缘关系的进程中，可以使用`fork`系统调用来创建一个子进程。

父进程和子进程都可以使用管道进行读写操作。

父进程可以关闭写管道描述符，子进程关闭读管道描述符，即父进程只负责写入数据，子进程负责读取数据。

3.写入数据父进程在写管道描述符上调用`write`函数来向管道写入数据。

该函数的返回值为成功写入的字节数，返回-1表示写入失败。

4.读取数据子进程在读管道描述符上调用`read`函数来从管道读取数据。

c 进程间通信的7种方式,总结出他们的优点

c 进程间通信的7种方式,总结出他们的优点进程间通信（Inter-process Communication，IPC）是指不同进程之间互相传递数据或者进行通信的一种机制。

在操作系统中，进程是独立运行的程序，拥有自己的内存空间和执行上下文。

为了实现进程之间的协作和数据交换，进程间通信就显得至关重要。

C语言是一种广泛应用于系统开发的编程语言，提供了多种方式进行进程间通信。

下面将介绍C语言中的7种进程间通信方式，并分析它们的优点。

1.管道（Pipe）：管道是Unix系统中最早的进程间通信方式之一。

它是一个单向的通道，使用一个文件描述符来表示。

管道需要在进程间建立父子关系，即由一个进程创建出另一个进程，父进程和子进程之间可以通过管道进行通信。

优点：管道简单易用，只需使用read和write等系统调用来实现进程间数据交换。

这种方式适用于有亲缘关系的进程间通信，如父子进程。

2.命名管道（Named Pipe）：命名管道是一种特殊的文件，其可以通过文件系统中的路径名来访问。

在进程间通信时，进程可以将数据写入命名管道并从中读取数据。

优点：命名管道可以用于非亲缘关系的进程间通信，进程间不需要有父子关系。

它可以通过文件路径名来访问，更灵活方便。

3.信号量（Semaphore）：信号量是一种用于进程同步和互斥的机制，用于解决进程竞争资源的问题。

信号量可以是二进制的（只有0和1），也可以是计数的（可以大于1）。

进程根据信号量的值来决定是否可以继续执行或者访问某个共享资源。

优点：信号量实现了进程之间的互斥和同步，可以防止多个进程同时访问共享资源，从而保证了程序的正确性和数据的一致性。

4.信号（Signal）：信号是一种用于进程间通知和中断的机制。

进程可以向另一个进程发送信号，接收到信号的进程可以根据信号的类型来采取相应的行动。

优点：信号可以实现进程间的异步通信，进程可以在任何时候发送信号给其他进程，通过信号处理函数来进行响应。

进程的管道通信实验说明书

*******************实践教学*******************理工大学计算机与通信学院2011年秋季学期操作系统原理课程设计题目：进程的管道通信实验专业班级： 09计算机(5)班姓名：董跃永学号： 09240521指导教师：年福忠成绩： _______________目录摘要 (3)正文 (4)一．问题描述 (4)二. 设计目的 (4)三. 设计要求 (5)四. 详细设计 (5)1．程序流程图 (6)2．算法设计 (7)五. 结果分析 (9)设计总结 (10)参考文献 (11)致 (12)附件Ⅰ源程序代码 (13)摘要管道通信是发送进程和接收进程之间通过一个通道交流信息，管道是单向的，发送进程视管道为输出文件，即向管道写入数据，接收进程视管道为输入文件，即从中读取数据。

先写入的必定先读出，即管道通信的工作是单向的并以先进先出为顺序。

管道通信的实质是一个共享文件，数据以自然字符流的方式写入和读出。

在Linux系统中，进程在执行系统调用pipe()之后便创建了一个无名管道。

在管道通信实验中，可用父进程创建一个无名管道，子进程向其中写入信息，父进程从其中读取信息并显示。

关键词：父进程，子进程，管道，通信，文件正文一．问题描述：(1).了解UNIX的命令及使用格式，熟悉UNIX/LINUX的常用基本命令，练习并掌握UNIX提供的vi编辑器来编译C程序，学会利用gcc、gdb编译、调试C程序。

(2).编写程序实现进程的管道通信。

用系统调用pipe( )建立一管道，二个子进程P1和P2分别向管道各写一句话：Child 1 is sending a message!Child 2 is sending a message!父进程从管道中读出二个来自子进程的信息并显示（要求先接收P1，后P2）。

二.设计目的：通过该题目的设计过程，熟悉UNIX/LINUX支持的管道通信方式，了解该系统下进程管道通信机制，掌握进程管道通信程常用的系统函数，能够编写代码实现父子进程的管道通信。

操作系统管道通信

操作系统管道通信在计算机操作系统中，管道通信是一种非常重要的进程间通信方式。

它为不同的进程提供了一种简单而有效的数据交换机制，使得进程之间能够协同工作，完成复杂的任务。

想象一下，在一个繁忙的工厂车间里，各个生产环节需要紧密配合，原材料从一端进入，经过一系列的加工和处理，最终变成成品从另一端输出。

在操作系统中，进程就像是这个车间里的各个生产环节，而管道则像是连接这些环节的传送带，让数据能够在它们之间顺畅地流动。

那么，什么是管道通信呢？简单来说，管道就是一个在内存中开辟的缓冲区。

这个缓冲区可以存储一定量的数据，一端用于写入数据，另一端用于读出数据。

进程可以通过这个管道来传递信息，实现相互之间的通信。

管道通信有两种主要的类型：无名管道和有名管道。

无名管道通常是在具有亲缘关系的进程之间使用的，比如父子进程。

它没有名字，只能在创建它的进程及其子孙进程中使用。

这就好像是一个家庭内部的秘密通道，只有自家人知道并且能够使用。

当一个进程创建了无名管道后，它就可以通过相应的系统调用向管道中写入数据，而其他相关的进程则可以从管道中读取这些数据。

有名管道则不同，它有一个名字，因此可以在不具有亲缘关系的进程之间使用。

这就像是一个公共的走廊，任何人只要知道它的名字，都可以通过它来传递信息。

有名管道是通过文件系统来实现的，它在文件系统中以一个特殊的文件形式存在。

进程可以通过对这个文件的读写操作来实现对管道的访问。

管道通信的优点是显而易见的。

首先，它的实现相对简单，使用起来也比较方便。

对于一些简单的进程间通信需求，管道通信能够快速有效地解决问题。

其次，管道通信是一种单向的通信方式，这有助于保证数据流动的方向性和秩序性，避免数据混乱和冲突。

然而，管道通信也有一些局限性。

比如，管道的容量是有限的，如果写入的数据量超过了管道的容量，就可能导致阻塞。

而且，管道通信只支持单向的数据流动，如果需要双向通信，就需要建立两个管道。

此外，管道通信只能在本地机器上的进程之间使用，如果要在不同机器上的进程之间进行通信，管道通信就无能为力了。

Linux环境进程间通信(一)：管道及有名管道

Linux环境进程间通信（一）：管道及有名管道管道及有名管道在本系列序中作者概述了linux进程间通信的几种主要手段。

其中管道和有名管道是最早的进程间通信机制之一，管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信。

认清管道和有名管道的读写规则是在程序中应用它们的关键，本文在详细讨论了管道和有名管道的通信机制的基础上，用实例对其读写规则进行了程序验证，这样做有利于增强读者对读写规则的感性认识，同时也提供了应用范例。

1、管道概述及相关api应用1.1管道相关的关键概念管道就是linux积极支持的最初unixipc形式之一，具备以下特点：管道就是半双工的，数据就可以向一个方向流动；须要双方通信时，须要创建起至两个管道；就可以用作父子进程或者兄弟进程之间（具备亲缘关系的进程）；单独构成一种独立的文件系统：管道对于管道两端的进程而言，就是一个文件，但它不是普通的文件，它不属于某种文件系统，而是自立门户，单独构成一种文件系统，并且只存在与内存中。

数据的读出和写入：一个进程向管道中写的内容被管道另一端的进程读出。

写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾，并且每次都是从缓冲区的头部读出数据。

1.2管道的建立：#includeintpipe(intfd[2])该函数建立的管道的两端处在一个进程中间，在实际应用领域中没太小意义，因此，一个进程在由pipe()建立管道后，通常再fork一个子进程，然后通过管道同时实现父子进程间的通信（因此也不难面世，只要两个进程中存有亲缘关系，这里的亲缘关系所指的就是具备共同的祖先，都可以使用管道方式去展开通信）。

1.3管道的读取规则：管道两端可分别用描述字fd[0]以及fd[1]来描述，需要注意的是，管道的两端是固定了任务的。

即一端只能用于读，由描述字fd[0]表示，称其为管道读端；另一端则只能用于写，由描述字fd[1]来表示，称其为管道写端。

进程间通信的方式

进程间通信的方式
进程间通信是指不同进程之间通过特定的方法进行数据传输和交流的过程。

常见的进程间通信方式有以下几种：
1. 管道：管道是一种单向的、按顺序存取的通信方式。

使用管道时，必须有一个进程向管道内写数据，另一个进程从管道中读取数据。

2. 共享内存：共享内存是指多个进程可以访问同一块内存空间，可以方便地共享数据。

但是需要注意对共享内存的操作必须同步，否则会出现数据冲突问题。

3. 消息队列：消息队列是指可以按照一定的规则，将一堆消息存储在一个队列中，进程可以从该队列中读取消息。

消息队列常常用来进行一些异步操作。

4. 套接字：套接字是一种通信机制，常用于建立客户端和服务器之间的网络连接。

套接字可以通过本地网络或者互联网进行通信。

5. 信号量：信号量是一种用于多进程同步的机制，通常用于控制多个进程对共享资源的访问。

当多个进程访问同一资源时，可以利用信号量避免出现竞争条件。

综上所述，不同的进程间通信方式适用于不同的场景和需求。

在实际开发中，需要结合具体的应用场景和技术选型进行选择和使用。

使用管道完成进程间通信（匿名管道pipe、命名管道fifo）

使⽤管道完成进程间通信（匿名管道pipe、命名管道fifo）每⼀个进程来说这个进程看到属于它的⼀块内存资源，这块资源是它所独占的，所以进程之间的通信就会⽐较⿇烦，原理就是需要让不同的进程间能够看到⼀份公共的资源。

所以交换数据必须通过内核,在内核中开辟⼀块缓冲区，进程1把数据从⽤户空间拷到内核缓冲区，进程2再从内核缓冲区把数据读⾛，内核提供的这种机制称为进程间通信。

⼀般我们采⽤的进程间通信⽅式有:管道（pipe）和有名管道（FIFO）信号（signal）消息队列共享内存信号量套接字（socket)我们先来从最简单的通信⽅式来说起。

匿名管道也简称管道，管道的创建管道是⼀种最基本的进程间通信机制。

管道由pipe函数来创建：SYNOPSIS#include <unistd.h>int pipe(int pipefd[2]);调⽤pipe函数，会在内核中开辟出⼀块缓冲区⽤来进⾏进程间通信，这块缓冲区称为管道，它有⼀个读端和⼀个写端。

pipe函数接受⼀个参数，是包含两个整数的数组，如果调⽤成功，会通过pipefd[2]传出给⽤户程序两个⽂件描述符，需要注意pipefd [0]指向管道的读端, pipefd [1]指向管道的写端，那么此时这个管道对于⽤户程序就是⼀个⽂件，可以通过read(pipefd [0])；或者write(pipefd [1])进⾏操作。

pipe函数调⽤成功返回0，否则返回-1..那么再来看看通过管道进⾏通信的步骤：1.⽗进程创建管道，得到两个⽂件描述符指向管道的两端2. 利⽤fork函数创建⼦进程，则⼦进程也得到两个⽂件描述符指向同⼀管道3. ⽗进程关闭读端（pipe[0]），⼦进程关闭写端（pipe[1]），则此时⽗进程可以往管道中进⾏写操作，⼦进程可以从管道中读，从⽽实现了通过管道的进程间通信。

#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<string.h>int main(){int _pipe[2];int ret = pipe(_pipe);if(ret < 0){perror("pipe\n");}pid_t id = fork();if(id < 0){perror("fork\n");}else if(id == 0){close(_pipe[0]);int i = 0;char* msg = NULL;while(i < 100){msg = "I am child";write(_pipe[1], msg, strlen(msg));sleep(1);++i;}}else{close(_pipe[1]);int i = 0;char msg[100];while(i < 100){memset(msg, '\0', sizeof(msg));read(_pipe[0], msg, sizeof(msg));printf("%s\n", msg);++i;}}return0;}pipe的特点：1. 只能单向通信2. 只能⾎缘关系的进程进⾏通信（⽗⼦进程、兄弟进程）3. 依赖于⽂件系统4. ⽣命周期随进程（在内存中，进程结束被释放）5. ⾯向字节流的服务6. 管道内部提供了同步机制（锁、等待队列、信号）说明：因为管道通信是单向的，在上⾯的例⼦中我们是通过⼦进程写⽗进程来读，如果想要同时⽗进程写⽽⼦进程来读，就需要再打开另外的管道；管道的读写端通过打开的⽂件描述符来传递,因此要通信的两个进程必须从它们的公共祖先那⾥继承管道的件描述符。