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淺談Android之Linux pipe/epoll

管道

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管道的概念：

管道是一種最基本的IPC機(jī)制，作用于有血緣關(guān)系的進(jìn)程之間，完成數(shù)據(jù)傳遞。調(diào)用pipe系統(tǒng)函數(shù)即可創(chuàng)建一個(gè)管道。有如下特質(zhì)：

1. 其本質(zhì)是一個(gè)偽文件(實(shí)為內(nèi)核緩沖區(qū))

2. 由兩個(gè)文件描述符引用，一個(gè)表示讀端，一個(gè)表示寫端。

3. 規(guī)定數(shù)據(jù)從管道的寫端流入管道，從讀端流出。

管道的原理: 管道實(shí)為內(nèi)核使用環(huán)形隊(duì)列機(jī)制，借助內(nèi)核緩沖區(qū)(4k)實(shí)現(xiàn)。

管道的局限性：

① 數(shù)據(jù)自己讀不能自己寫。

② 數(shù)據(jù)一旦被讀走，便不在管道中存在，不可反復(fù)讀取。

③ 由于管道采用半雙工通信方式。因此，數(shù)據(jù)只能在一個(gè)方向上流動(dòng)。

④ 只能在有公共祖先的進(jìn)程間使用管道。

常見的通信方式有，單工通信、半雙工通信、全雙工通信。

簡單來說這個(gè)管道是一個(gè)文件,但又和普通文件不通:管道緩沖區(qū)大小一般為1頁，即4K字節(jié),管道分讀端和寫端，讀端負(fù)責(zé)從管道拿數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)為空時(shí)則阻塞；寫端向管道寫數(shù)據(jù)，當(dāng)管道緩存區(qū)滿時(shí)則阻塞。

pipe函數(shù)

創(chuàng)建管道

int pipe(int pipefd[2]); 成功：0；失敗：-1，設(shè)置errno

函數(shù)調(diào)用成功返回r/w兩個(gè)文件描述符。無需open，但需手動(dòng)close。規(guī)定：fd[0] → r； fd[1] → w，就像0對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)輸入，1對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)輸出一樣。向管道文件讀寫數(shù)據(jù)其實(shí)是在讀寫內(nèi)核緩沖區(qū)。

管道創(chuàng)建成功以后，創(chuàng)建該管道的進(jìn)程（父進(jìn)程）同時(shí)掌握著管道的讀端和寫端。如何實(shí)現(xiàn)父子進(jìn)程間通信呢？通常可以采用如下步驟：

1.?父進(jìn)程調(diào)用pipe函數(shù)創(chuàng)建管道，得到兩個(gè)文件描述符fd[0]、fd[1]指向管道的讀端和寫端。

2.?父進(jìn)程調(diào)用fork創(chuàng)建子進(jìn)程，那么子進(jìn)程也有兩個(gè)文件描述符指向同一管道。

3.?父進(jìn)程關(guān)閉管道讀端，子進(jìn)程關(guān)閉管道寫端。父進(jìn)程可以向管道中寫入數(shù)據(jù)，子進(jìn)程將管道中的數(shù)據(jù)讀出。由于管道是利用環(huán)形隊(duì)列實(shí)現(xiàn)的，數(shù)據(jù)從寫端流入管道，從讀端流出，這樣就實(shí)現(xiàn)了進(jìn)程間通信。

管道的讀寫行為

使用管道需要注意以下4種特殊情況（假設(shè)都是阻塞I/O操作，沒有設(shè)置O_NONBLOCK標(biāo)志）：

1.?如果所有指向管道寫端的文件描述符都關(guān)閉了（管道寫端引用計(jì)數(shù)為0），而仍然有進(jìn)程從管道的讀端讀數(shù)據(jù)，那么管道中剩余的數(shù)據(jù)都被讀取后，再次read會(huì)返回0，就像讀到文件末尾一樣。

2.?如果有指向管道寫端的文件描述符沒關(guān)閉（管道寫端引用計(jì)數(shù)大于0），而持有管道寫端的進(jìn)程也沒有向管道中寫數(shù)據(jù)，這時(shí)有進(jìn)程從管道讀端讀數(shù)據(jù)，那么管道中剩余的數(shù)據(jù)都被讀取后，再次read會(huì)阻塞，直到管道中有數(shù)據(jù)可讀了才讀取數(shù)據(jù)并返回。

3.?如果所有指向管道讀端的文件描述符都關(guān)閉了（管道讀端引用計(jì)數(shù)為0），這時(shí)有進(jìn)程向管道的寫端write，那么該進(jìn)程會(huì)收到信號(hào)SIGPIPE，通常會(huì)導(dǎo)致進(jìn)程異常終止。當(dāng)然也可以對(duì)SIGPIPE信號(hào)實(shí)施捕捉，不終止進(jìn)程。具體方法信號(hào)章節(jié)詳細(xì)介紹。

4.?如果有指向管道讀端的文件描述符沒關(guān)閉（管道讀端引用計(jì)數(shù)大于0），而持有管道讀端的進(jìn)程也沒有從管道中讀數(shù)據(jù)，這時(shí)有進(jìn)程向管道寫端寫數(shù)據(jù)，那么在管道被寫滿時(shí)再次write會(huì)阻塞，直到管道中有空位置了才寫入數(shù)據(jù)并返回。

總結(jié)：

① 讀管道： 1. 管道中有數(shù)據(jù)，read返回實(shí)際讀到的字節(jié)數(shù)。

2. 管道中無數(shù)據(jù)：

(1) 管道寫端被全部關(guān)閉，read返回0 (好像讀到文件結(jié)尾)

(2) 寫端沒有全部被關(guān)閉，read阻塞等待(不久的將來可能有數(shù)據(jù)遞達(dá)，此時(shí)會(huì)讓出cpu)

② 寫管道： 1. 管道讀端全部被關(guān)閉， 進(jìn)程異常終止(也可使用捕捉SIGPIPE信號(hào)，使進(jìn)程不終止)

2. 管道讀端沒有全部關(guān)閉：

(1) 管道已滿，write阻塞。

(2) 管道未滿，write將數(shù)據(jù)寫入，并返回實(shí)際寫入的字節(jié)數(shù)。

Epoll的概念

Epoll可以使用一次等待監(jiān)聽多個(gè)描述符的可讀/可寫狀態(tài).等待返回時(shí)攜帶了可讀的描述符或者自定義的數(shù)據(jù).不需要為每個(gè)描述符創(chuàng)建獨(dú)立的線程進(jìn)行阻塞讀取,

Linux系統(tǒng)中的epoll機(jī)制為處理大批量句柄而作了改進(jìn)的poll，是Linux下多路復(fù)用IO接口select/poll的增強(qiáng)版本，它能顯著減少程序在大量并發(fā)連接中只有少量活躍的情況下的系統(tǒng)CPU利用率

(01) pipe(wakeFds)，該函數(shù)創(chuàng)建了兩個(gè)管道句柄。

(02) mWakeReadPipeFd=wakeFds[0]，是讀管道的句柄。

(03) mWakeWritePipeFd=wakeFds 1 ，是寫管道的句柄。

(04) epoll_create(EPOLL_SIZE_HINT)是創(chuàng)建epoll句柄。

(05) epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, mWakeReadPipeFd, eventItem)，它的作用是告訴mEpollFd，它要監(jiān)控mWakeReadPipeFd文件描述符的EPOLLIN事件，即當(dāng)管道中有內(nèi)容可讀時(shí)，就喚醒當(dāng)前正在等待管道中的內(nèi)容的線程。

回到Android中的epoll大致流程如下:

Looper.loop?- MessageQueue.nativePollOnce

epoll_create() ? epoll_ctl() 注冊事件的回調(diào)

looper.pollInner() - epoll_wait() 等待接受事件喚醒的回調(diào)

MessageQueue.enqueueMessage(Message msg, long when) ? ?- ?MessageQueue.nativeWake(long ptr)

參考鏈接如下

鏈接：

鏈接：

Linux管道命令（pipe）

管道命令就是用來連接多條指令的，前一條指令的輸出流向會(huì)作為后一條指令的操作對(duì)象。

管道命令的操作符是：|，它只能處理由前面一條指令傳出的正確輸出信息，對(duì)錯(cuò)誤信息是沒有直接處理能力的。然后，傳遞給下一條指令，作為操作對(duì)象。

基本格式：

指令1 | 指令2 | …

【指令1】正確輸出，作為【指令2】的輸入，然后【指令2】的輸出作為【指令3】的輸入，如果【指令3】有輸出，那么輸出就會(huì)直接顯示在屏幕上面了。通過管道之后【指令1】和【指令2】的正確輸出是不顯示在屏幕上面的。

【提醒注意】

管道命令只能處理前一條指令的正確輸出，不能處理錯(cuò)誤輸出;

管道命令的后一條指令，必須能夠接收標(biāo)準(zhǔn)輸入流命令才能執(zhí)行。

使用示例

1、分頁顯示/etc目錄中內(nèi)容的詳細(xì)信息

$ ls -l /etc | more

2、將一個(gè)字符串輸入到一個(gè)文件中

$ echo “hello world” | cat hello.txt

linux pipe函數(shù)怎么用

pipe函數(shù)的原型是：

int pipe(int file_descriptor[2]);

它需要的頭文件是：#include unistd.h

pipe函數(shù)的參數(shù)是一個(gè)有兩個(gè)文件描述符（整型）元素的數(shù)組，pipe函數(shù)在數(shù)組中填入兩個(gè)新的文件描述符后返回0，失敗則返回1。

怎么用呢，成功的調(diào)用pipe函數(shù)后，向file_descriptor[1]寫入的所有數(shù)據(jù)，可以從file_descriptor[0]讀出來。使用情景：在一個(gè)調(diào)用fork的程序中，利用pipe從子進(jìn)程和父進(jìn)程之間傳遞數(shù)據(jù)。

注意：pipe函數(shù)的數(shù)組參數(shù)是文件描述符，不是文件流，所以不能用C標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)，而是應(yīng)該用read和write系統(tǒng)調(diào)用來讀寫數(shù)據(jù)。

示例：

int file_pipes[2];

if(pipe(file_pipes)==0) {

// 向file_pipes[1]寫數(shù)據(jù)

// 從file_pipes[0]讀數(shù)據(jù)

}

Linux系統(tǒng)編程—管道

Linux 實(shí)現(xiàn) IPC 其中的一種方式——管道

管道又分：

1、無名管道：無名管道只能用于有親緣關(guān)系的進(jìn)程。

2、有名管道：有名管道用于任意兩進(jìn)程間通信。

你就可以把管道理解成位于進(jìn)程內(nèi)核空間的“文件”。

給文件加引號(hào)，是因?yàn)樗臀募_實(shí)很像，因?yàn)樗灿忻枋龇５撬_實(shí)又不是普通的本地文件，而是一種抽象的存在。

當(dāng)進(jìn)程使用 pipe 函數(shù)，就可以打開位于內(nèi)核中的這個(gè)特殊“文件”。同時(shí) pipe 函數(shù)會(huì)返回兩個(gè)描述符，一個(gè)用于讀，一個(gè)用于寫。如果你使用 fstat函數(shù)來測試該描述符，可以發(fā)現(xiàn)此文件類型為 FIFO。

而無名管道的無名，指的就是這個(gè)虛幻的“文件”，它沒有名字。本質(zhì)上，pipe 函數(shù)會(huì)在進(jìn)程內(nèi)核空間申請一塊內(nèi)存（比如一個(gè)內(nèi)存頁，一般是 4KB），然后把這塊內(nèi)存當(dāng)成一個(gè)先進(jìn)先出（FIFO）的循環(huán)隊(duì)列來存取數(shù)據(jù)，這一切都由操作系統(tǒng)幫助我們實(shí)現(xiàn)了。

pipe 函數(shù)打開的文件描述符是通過參數(shù)（數(shù)組）傳遞出來的，而返回值表示打開成功（0）或失敗（-1）。

它的參數(shù)是一個(gè)大小為 2 的數(shù)組。此數(shù)組的第 0 個(gè)元素用來接收以讀的方式打開的描述符，而第 1 個(gè)元素用來接收以寫的方式打開的描述符。也就是說，pipefd[0] 是用于讀的，而 pipefd[1] 是用于寫的。

打開了文件描述符后，就可以使用 read(pipefd[0]) 和 write(pipefd[1]) 來讀寫數(shù)據(jù)了。

注意事項(xiàng)

1、這兩個(gè)分別用于讀寫的描述符必須同時(shí)打開才行，否則會(huì)出問題。

2、如果關(guān)閉讀 (close(pipefd[0])) 端保留寫端，繼續(xù)向?qū)懚?(pipefd[1]) 端寫數(shù)據(jù)(write 函數(shù))的進(jìn)程會(huì)收到 SIGPIPE 信號(hào)。

3、如果關(guān)閉寫 (close(pipefd[1])) 端保留讀端，繼續(xù)向讀端 (pipefd[0]) 端讀數(shù)據(jù)(read 函數(shù))，read 函數(shù)會(huì)返回 0。

當(dāng)在進(jìn)程用 pipe 函數(shù)打開兩個(gè)描述符后，我們可以 fork 出一個(gè)子進(jìn)程。這樣，子進(jìn)程也會(huì)繼承這兩個(gè)描述符，而且這兩個(gè)文件描述符的引用計(jì)數(shù)會(huì)變成 2。

如果你需要父進(jìn)程向子進(jìn)程發(fā)送數(shù)據(jù)，那么得把父進(jìn)程的 pipefd[0] （讀端）關(guān)閉，而在子進(jìn)程中把 pipefd[1] 寫端關(guān)閉，反之亦然。為什么要這樣做？實(shí)際上是避免出錯(cuò)。傳統(tǒng)上 pipe 管道只能用于半雙工通信（即一端只能發(fā)，不能收；而另一端只能收不能發(fā)），為了安全起見，各個(gè)進(jìn)程需要把不用的那一端關(guān)閉（本質(zhì)上是引用計(jì)數(shù)減 1）。

步驟一：fork 子進(jìn)程

步驟二：關(guān)閉父進(jìn)程讀端，關(guān)閉子進(jìn)程寫端

父進(jìn)程 fork 出一個(gè)子進(jìn)程，通過無名管道向子進(jìn)程發(fā)送字符，子進(jìn)程收到數(shù)據(jù)后將字符串中的小寫字符轉(zhuǎn)換成大寫并輸出。

有名管道打破了無名管道的限制，進(jìn)化出了一個(gè)實(shí)實(shí)在在的 FIFO 類型的文件。這意味著即使沒有親緣關(guān)系的進(jìn)程也可以互相通信了。所以，只要不同的進(jìn)程打開 FIFO 文件，往此文件讀寫數(shù)據(jù)，就可以達(dá)到通信的目的。

1、文件屬性前面標(biāo)注的文件類型是 p

2、代表管道文件大小是 0

3、fifo 文件需要有讀寫兩端，否則在打開 fifo 文件時(shí)會(huì)阻塞

通過命令 mkfifo 創(chuàng)建

通過函數(shù) mkfifo創(chuàng)建

函數(shù)返回 0 表示成功，-1 失敗。

例如:

cat 命令打印 test文件內(nèi)容

接下來你的 cat 命令被阻塞住。

開啟另一個(gè)終端，執(zhí)行：

然后你會(huì)看到被阻塞的 cat 又繼續(xù)執(zhí)行完畢，在屏幕打印 “hello world”。如果你反過來執(zhí)行上面兩個(gè)命令，會(huì)發(fā)現(xiàn)先執(zhí)行的那個(gè)總是被阻塞。

有兩個(gè)程序，分別是發(fā)送端 send 和接收端面 recv。程序 send 從標(biāo)準(zhǔn)輸入接收字符，并發(fā)送到程序 recv，同時(shí) recv 將接收到的字符打印到屏幕。

發(fā)送端

接收端

編譯

運(yùn)行

因?yàn)?recv 端還沒打開test文件，這時(shí)候 send 是阻塞狀態(tài)的。

再開啟另一個(gè)終端：

這時(shí)候 send 端和 recv 端都在終端顯示has opend fifo

此時(shí)在 send 端輸入數(shù)據(jù)，recv 打印。

網(wǎng)頁題目：linux命令pipe linux命令pidof sshd輸入沒反應(yīng)
網(wǎng)站鏈接：http://www.ef60e0e.cn/article/dodchji.html