嵌入式学习 （Day:27 IPC --- 进程间通信)

IPC   进程间通信  interprocess communicate        （即：进程间进行数据交换）
    三大类：
进程间通信的方式（共8种）
1、古老的通信方式（Linux设计时就有的）
        无名管道  有名管道  信号

2、IPC对象通信 system v    BSD     suse fedora   kernel.org   （系统5）    （必须同一个电脑）
        消息队列(用的相对少，这里不讨论)
        共享内存    （最重要，用的最多，类似全局变量）
        信号量集 （信号量的集合）
        

3、socket通信        （不同电脑）
        网络通信

        
        线程信号，posix  sem_init

特列：古老的通信方式中信号是唯一的异步通信
      所有的通信方式中共享内存是唯一的最高效（重要）

1.管道==》无名管道、有名管道

    无名管道 ===》pipe ==》只能给有亲缘关系进程通信   （pipe,管子，父子进程，爷孙进程可用）
    有名管道 ===》fifo ==》可以给任意单机进程通信    （父子，爷孙，旁系关系（非父子/爷孙，如：堂兄妹）也行）

    管道的特点：
    1、管道是 半双工的工作模式  （要么在发或要么在收）
    2、所有的管道都是特殊的文件不支持定位操作。lseek->> fd  fseek ->>FILE* 
    3、管道是特殊文件，读写使用文件IO。fgets,fread,fgetc,  
    open,read,write,close;;  （首选这几个文件IO操作，标准IO也行，但是标准IO有缓冲区，麻烦）
    
    管道的四个特性：（管道开在3-4G内存空间中，）（最重要）
    1,读端存在，一直向管道中去写，超过64k，写会阻塞。（读端存在，close不调用，默认读端存在；写的快，读的慢，写满了，写阻塞）
    2，写端是存在的，读管道，如果管道为空的话，读会阻塞。    （写端和读端都存在，写的慢，读的块，读阻塞）
    
    3.管道破裂，，读端关闭，写管道。（读端关闭，即没有接受方了，写的话，写端也会关闭，即写端管道破裂；用此方法关闭管道）
    4. read 0 ,写端关闭，如果管道没有内容，read 0 ；    （read 到0，即数据已读取完毕）
使用框架：
        （读阻塞和写阻塞是正常情况，实际时经常遇到）
    创建管道 ==》读写管道 ==》关闭管道

1、无名管道 ===》管道的特例 ===>pipe函数
    特性：
    1.1  亲缘关系进程使用
    1.2  有固定的读写端

    流程：
    创建并打开管道： pipe函数
#include <unistd.h>
int pipe(int pipefd[2]);    （0下标用来读，1下标用来写）
功能：创建并打开一个无名管道
参数：pipefd[0] ==>无名管道的固定读端
      pipefd[1] ==>无名管道的固定写端
返回值：成功 0
        失败 -1；

注意事项：
    1、无名管道的架设应该在fork之前进行。 （如果在fork之后创建管道，父子会存在两个不同的管道，无法传输数据）
    
无名管道的读写：===》文件IO的读写方式。
    读： read()
    写： write()

关闭管道： close();

验证如下问题：
1、父子进程是否都有fd[0] fd[1],  是的
   如果在单一进程中写fd[1]能否直接从fd[0]中读到。

   可以，写fd[1]可以从fd[0]读

2、管道的数据存储方式是什么样的     队列
   数据是否一直保留？
    栈， 先进后出
   队列形式存储 读数据会剪切取走数据不会保留  （管道中的数据被读取后即会删掉，不保留）
   先进先出

3、管道的数据容量是多少，有没有上限值。
    操作系统的建议值： 512* 8 = 4k
    代码测试实际值：   65536byte= 64k  （Unbuntu中管道容量为64K）

4、管道的同步效果如何验证？读写同步验证。
    读端关闭能不能写？ 不可以 ===>SIGPIPE 异常终止     (读端关闭，管道破裂)
    写端关闭能不能读？ 可以，取决于pipe有没有内容，===>read返回值为0 不阻塞

    结论：读写端必须同时存在，才能进行
          管道的读写。（一般写端先关闭，再关闭读端）

5、固定的读写端是否就不能互换？
    能否写fd[0] 能否读fd[1]?   不可以，是固定读写端。

    
2.有名管道

有名管道===》fifo ==》有文件名称的管道。  （first in,first out）    (大部分时候，用于非父子进程，父子进程也能用)
                      文件系统中可见

框架：
    创建有名管道 ==》打开有名管道 ==》读写管道
    ==》关闭管道  ==》卸载有名管道    （卸载：即删除管道的文件名）

1、创建：mkfifo
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
 remove();

int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
功能：在指定的pathname路径+名称下创建一个权限为
      mode的有名管道文件。
参数：pathname要创建的有名管道路径+名称
      mode  8进制文件权限。
返回值：成功 0
        失败  -1；

2、打开有名管道 open
    注意：该函数使用的时候要注意打开方式，
    因为管道是半双工模式，所有打开方式直接决定
    当前进程的读写方式。
    一般只有如下方式：        （fifo管道名，管道名是特殊文件，文件大小永远是0）
    int fd-read = open("./fifo",O_RDONLY); ==>fd 是固定读端            （操作管道时，open会阻塞）
    int fd-write = open("./fifo",O_WRONLY); ==>fd 是固定写端
    不能是 O_RDWR 方式打开文件。
    不能有 O_CREAT 选项，因为创建管道有指定的mkfifo函数

3、管道的读写： 文件IO

    读： read(fd-read,buff,sizeof(buff));
    写： write(fd-write,buff,sizeof(buff));

4、关闭管道：
        close(fd)；

5、卸载管道：remove();
        int unlink(const char *pathname);
        功能：将指定的pathname管道文件卸载，同时
              从文件系统中删除。
        参数： ptahtname 要卸载的有名管道 
        返回值：成功 0
                失败  -1；

  有名管道 ===》（与无名区别：1.open会阻塞；2.有名和无名，无名找不到，没有名字，只能用于父子间；）

    1、是否需要同步，以及同步的位置。
        读端关闭 是否可以写，不能写什么原因。
        写端关闭 是否可以读。

        结论：有名管道执行过程过必须有读写端同时存在。
              如果有一端没有打开，则默认在open函数部分阻塞。

    2、有名管道是否能在fork之后的亲缘关系进程中使用。
        结论： 可以在有亲缘关系的进程间使用。
        注意： 启动的次序可能会导致其中一个稍有阻塞。

    3、能否手工操作有名管道实现数据的传送。
        读： cat  fifoname
        写： echo "asdfasdf" > fifoname