管道（無名管道）通訊機制原理和實現詳解

管道（pipe）允許兩個進程進行通訊，是早期 UNIX 系統最早使用的一種 IPC 機制。管道為進程之間的相互通訊提供了一種較為簡單的方法，儘管也有一定的局限性。

在實現管道時，應該考慮以下四個問題：

1. 管道允許單向通訊還是雙向通訊？
2. 如果允許雙向通訊，它是半雙工的（資料在同一時間內只能按一個方向傳輸）還是全雙工的（資料在同一時間內可在兩個方向上傳輸）？
3. 通訊進程之間是否應有一定的關係（如父子關係）？
4. 管道通訊能否通過網路，還是只能在同一台機器上進行？

有兩種常見型別的用於 UNIX 和 Windows 系統的管道：無名管道（普通管道）和有名管道，本節先講解無名管道。

無名管道（普通管道）

普通管道允許兩個進程按標準的生產者-消費者方式進行通訊：生產者向管道的一端（寫入端）寫，消費者從管道的另一端（讀出端）讀。

因此，普通管道是單向的，只允許單向通訊。如果需要雙向通訊，那麼就要採用兩個管道，而每個管道向不同方向傳送資料。

下面我們討論在 UNIX 和 Windows 系統上建立普通管道。在這兩個程式範例中，一個進程向管道中寫入訊息 Greetings，而另一個進程從管道中讀取此訊息。

在 UNIX 系統上，普通管道的建立採用函數

pipe (int fd[])

這個函數建立一個管道，以便通過檔案描述符 int fd[] 來存取：fd[0] 為管道的讀出端，而 fd[1] 為管道的寫入端。UNIX 將管道作為一種特殊型別的檔案。因此，存取管道可以採用普通的系統呼叫 read() 和 write()。

普通管道只能由建立進程所存取。通常情況下，父進程建立一個管道，並使用它來與其子進程進行通訊（該子進程由 fork() 來建立）。正如《進程的建立》一節所講的那樣，子進程繼承了父進程的開啟檔案。由於管道是一種特殊型別的檔案，因此子進程也繼承了父進程的管道。

---