29｜应用间通信（一）：详解Linux进程IPC

LMOS

你好，我是 LMOS。
通过前面的学习，我们对进程有了一定的认知，进程之间是独立的、隔离的，这种安排，使得应用程序之间绝对不可以互相“侵犯”各自的领地。
但是，应用程序之间有时需要互相通信，互相协作，才能完成相关的功能。这就不得不由操作系统介入，实现一种通信机制。在这种通信机制的监管之下，让应用程序之间实现通信。Linux 实现了诸如管道、信号、消息队列、共享内存，这就是 Linux 进程 IPC。我们用两节课的时间，分别讨论这些通信机制。这节课，我们先学习管道和信号。
课程的配套代码，你可以从这里下载。
管道顾名思义，通常管道就是你家一端连接着水池，另一端连着水龙头的、能流通水的东西。在 Linux 中管道作为最古老的通信方式，它能把一个进程产生的数据输送到另一个进程。
比方说，我们在 shell 中输入“ls -al / | wc -l”命令来统计根目录下有多少文件和目录。该命令中的“|”就是让 shell 创建 ls 进程后建立一个管道，连接到 wc 进程，使用 ls 的输出经由管道输入给 wc。由于 ls 输出的是文本行，一个目录或者一个文件就占用一行，wc 通过统计文本行数就能知道有多少目录和文件。
下面我们手动建立一个管道，代码如下所示：

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Linux进程间通信（IPC）涉及管道和信号两种通信机制。管道是一种古老的通信方式，能够实现进程间的数据传输和协作。本文通过代码示例和图示清晰地解释了管道的工作原理和使用方法，包括创建、读写规则以及非阻塞状态的设置。此外，还提到了Linux实现的其他进程间通信方式，如消息队列、共享内存等。通过本文的介绍，读者可以快速了解Linux进程间通信的基本概念和实现方式。另一方面，文章详细介绍了Linux信号的概念和使用方法，以及通过代码示例展示了如何使用信号进行进程间通信。信号作为一种异步事件通知机制，能够打断进程当前正在运行的代码，转而执行另一段代码。通过详细的代码示例和图示，读者可以快速了解信号的基本原理和使用方式。总的来说，本文通过清晰的解释和实际代码示例，帮助读者快速了解了Linux进程间通信的基本概念和实现方式，以及信号作为一种重要的进程间通信机制的使用方法。这对于需要深入学习和应用IPC的读者来说是一份有价值的技术资料。

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管道：原理上是通过共享文件来实现的，优点是能够传输任意信息，缺点是只能单向传输信号：原理上是通过中断来实现的，优点是异步通信并且某些信号可以自定义函数，缺点是只能传递固定的信号
作者回复: 正确
2022-10-06归属地：湖北
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peter
老师的课很不错啊，请教几个问题： Q1：管道能否用于非父子进程之间的通信？文中管道例子的两个进程是父子进程，使用了fork。假如两个进程不是通过fork产生的，即不是父子关系，那么，这两个进程可以通过管道通信吗？注：对于信号，同样存在这个问题：信号能否用于非父子进程之间的通信？(没有用fork) Q2：管道读取端的文件句柄被关闭后，是自动调用write，还是进程调用write时返回0？文中这句话“如果所有管道写入端对应的文件句柄被关闭，则进程调用 read 时将返回 0；如果所有管道的读取端对应的文件句柄被关闭，则会调用 write，从而产生 SIGPIPE 信号，这可能导致调用 write 进程退出”。这句话有两个“如果”，前一个“如果”是讲写入端，结果是“read会返回0”。后一个“如果”是讲读取端，感觉应该是对称的啊，对称的话，后半部分应该是“则进程调用 write 时将返回 0”。但文中写的是“则会调用 write”，给人的感觉就是“文件句柄关闭后，即使进程没有调用wirte，也会有个东西自动调用write”。请问：这里是笔误吗？假如不是笔误，是谁自动调用write？是内核自动调用吗？ Q3：管道内部的缓冲可以设置吗？ Q4：应用进程可以给Linux内核发送信号吗？ Q5：信号例子的死循环会导致系统卡死吗？信号例子的代码中，循环代码“while(1) { ;// 死循环防止进程退出 }” ，循环体中什么都没有，没有阻塞，没有等待，会导致系统卡死吗？ Q6：Hello OS可以安装在虚拟机上吗？我正在看老师的另外一门课《操作系统实战45讲》，其中第02课是讲Hello OS的。这个Hello OS是安装在Linux下。我没有专门的Linux电脑，我的笔记本是 win10，用VMWare安装了Ubuntu22虚拟机。请问，Hello OS可以安装在此Ubuntu22虚拟机下吗？
作者回复: Q1 可以不同的进程 Q2 会发生错误 Q3 可以 Q4 不可以 Q5 不会 Q6 可以但不能用VMWare
2022-09-30归属地：湖北
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贾献华
SIGQUIT 应该是 Ctrl+\ 控制吧！
作者回复: 不好意思可能是笔误
2022-09-30归属地：湖北
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苏流郁宓
管道需要信号调节的（从一个进程数据传输到另一个进程）在同一时间只允许单向传输（谁是输出方谁是接受方由信号调节决定）？
作者回复: 管道和信号没有关系
2022-09-30归属地：湖北
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极客酱酱
goroutiner 可以实现类似进程通信的机制吗？好像不能获取到goroutiner 的id，那怎么通知呢？
作者回复: 可以的有别的方法
2022-11-02归属地：湖北
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