管道是一種最基本的ipc機制，作用於有血緣關係的程序之間，完成資料傳遞。呼叫pipe系統函式即可建立乙個管道。有如下特質：
1. 其本質是乙個偽檔案(實為核心緩衝區)
2. 由兩個檔案描述符引用，乙個表示讀端，乙個表示寫端。
3. 規定資料從管道的寫端流入管道，從讀端流出。
管道的原理: 管道實為核心使用環形佇列機制，借助核心緩衝區(4k)實現。
管道的侷限性：
① 資料自己讀不能自己寫。
② 資料一旦被讀走，便不在管道中存在，不可反覆讀取。
③ 由於管道採用半雙工通訊方式。因此，資料只能在乙個方向上流動。
④ 只能在有公共祖先的程序間使用管道。
常見的通訊方式有，單工通訊、半雙工通訊、全雙工通訊。
建立管道
int pipe(int pipefd[2]); 成功：0；失敗：-1，設定errno
函式呼叫成功返回r/w兩個檔案描述符。無需open，但需手動close。規定：fd[0] → r； fd[1] → w，就像0對應標準輸入，1對應標準輸出一樣。向管道檔案讀寫資料其實是在讀寫核心緩衝區。
管道建立成功以後，建立該管道的程序（父程序）同時掌握著管道的讀端和寫端。如何實現父子程序間通訊呢？通常可以採用如下步驟：
1. 父程序呼叫pipe函式建立管道，得到兩個檔案描述符fd[0]、fd[1]指向管道的讀端和寫端。
2. 父程序呼叫fork建立子程序，那麼子程序也有兩個檔案描述符指向同一管道。
3. 父程序關閉管道讀端，子程序關閉管道寫端。父程序可以向管道中寫入資料，子程序將管道中的資料讀出。由於管道是利用環形佇列實現的，資料從寫端流入管道，從讀端流出，這樣就實現了程序間通訊。
練習：父子程序使用管道通訊，父寫入字串，子程序讀出並，列印到螢幕。 【pipe.c】
思考：為甚麼，程式中沒有使用sleep函式，但依然能保證子程序執行時一定會讀到資料呢？
[cpp]view plain
copy
print?
#include
#include
#include
#include
#include
void
sys_err(
const
char
*str)
intmain(
void
) else
if(pid == 0) else
return
0;
}
使用管道需要注意以下4種特殊情況（假設都是阻塞i/o操作，沒有設定o_nonblock標誌）：
1. 如果所有指向管道寫端的檔案描述符都關閉了（管道寫端引用計數為0），而仍然有程序從管道的讀端讀資料，那麼管道中剩餘的資料都被讀取後，再次read會返回0，就像讀到檔案末尾一樣。
2. 如果有指向管道寫端的檔案描述符沒關閉（管道寫端引用計數大於0），而持有管道寫端的程序也沒有向管道中寫資料，這時有程序從管道讀端讀資料，那麼管道中剩餘的資料都被讀取後，再次read會阻塞，直到管道中有資料可讀了才讀取資料並返回。
3. 如果所有指向管道讀端的檔案描述符都關閉了（管道讀端引用計數為0），這時有程序向管道的寫端write，那麼該程序會收到訊號sigpipe，通常會導致程序異常終止。當然也可以對sigpipe訊號實施捕捉，不終止程序。具體方法訊號章節詳細介紹。
4. 如果有指向管道讀端的檔案描述符沒關閉（管道讀端引用計數大於0），而持有管道讀端的程序也沒有從管道中讀資料，這時有程序向管道寫端寫資料，那麼在管道被寫滿時再次write會阻塞，直到管道中有空位置了才寫入資料並返回。
總結：① 讀管道： 1. 管道中有資料，read返回實際讀到的位元組數。
2. 管道中無資料：
(1) 管道寫端被全部關閉，read返回0 (好像讀到檔案結尾)
(2) 寫端沒有全部被關閉，read阻塞等待(不久的將來可能有資料遞達，此時會讓出cpu)
② 寫管道： 1. 管道讀端全部被關閉， 程序異常終止(也可使用捕捉sigpipe訊號，使程序不終止)
2. 管道讀端沒有全部關閉：
(1) 管道已滿，write阻塞。
(2) 管道未滿，write將資料寫入，並返回實際寫入的位元組數。
練習：使用管道實現父子程序間通訊，完成：ls | wc –l。假定父程序實現ls，子程序實現wc。
ls命令正常會將結果集寫出到stdout，但現在會寫入管道的寫端；wc –l 正常應該從stdin讀取資料，但此時會從管道的讀端讀。 【pipe1.c】
[cpp]view plain
copy
print?
#include
#include
#include
intmain(
void
) else
return
0;
} /*
* 程式不時的會出現先列印$提示符，再出程式執行結果的現象。
* 這是因為：父程序執行ls命令，將輸出結果給通過管道傳遞給
* 子程序去執行wc命令，這時父程序若先於子程序列印wc執行結果
* 之前被shell使用wait函式成功**，shell就會先於子程序列印
* wc執行結果之前列印$提示符。
* 解決方法：讓子程序執行ls,父程序執行wc命令。或者在兄弟程序間完成。*/
程式執行，發現程式執行結束，shell還在阻塞等待使用者輸入。這是因為，shell → fork → ./pipe1， 程式pipe1的子程序將stdin重定向給管道，父程序執行的ls會將結果集通過管道寫給子程序。若父程序在子程序列印wc的結果到螢幕之前被shell呼叫wait**，shell就會先輸出$提示符。
練習：使用管道實現兄弟程序間通訊。 兄：ls 弟： wc -l 父：等待**子程序。
要求，使用「迴圈建立n個子程序」模型建立兄弟程序，使用迴圈因子i標示。注意管道讀寫行為。 【pipe2.c】
[cpp]view plain
copy
print?
#include
#include
#include
intmain(
void
)
} if
(i == 0) else
if(i == 1) else
return
0;
}
測試：是否允許，乙個pipe有乙個寫端，多個讀端呢？是否允許有乙個讀端多個寫端呢？ 【pipe3.c】
[cpp]view plain
copy
print?
#include
#include
#include
#include
#include
intmain(
void
)
for(i = 0; i
} if
(i == 0) else
if(i == 1) else
return
0;
}
Linux管道的實現機制
在linux中，管道是一種使用非常頻繁的通訊機制。從本質上說，管道也是一種檔案，但它又和一般的檔案有所不同，管道可以克服 使用檔案進行通訊的兩個問題，具體表現為 限制管道的大小。實際上，管道是乙個固定大小的緩衝區。在linux中，該緩衝區的大小為1頁，即4k位元組，使得它的大小不象文 件那樣不加檢驗...
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管道的結構 在 linux 中，管道的實現並沒有使用專門的資料結構，而是借助了檔案系統的file結構和vfs的索引節點inode。通過將兩個 file 結構指向同乙個臨時的 vfs 索引節點，而這個 vfs 索引節點又指向乙個物理頁面而實現的。如圖所示。管道的讀寫 管道實現的源 在fs pipe.c...