Linux进程间通信方式（1）-管道（样例代码解读）

前言
对于一个大型的程序，划分子模块（比如 DDD，Domain Drived Design）是一种常见的手段，它能够做到代码灵活部署和解耦，比较典型的是控制模块和业务模块。但这也带来了一个问题：如何部署不同的子模块？你有以下几种选择：
1）单线程2）共进程多线程部署3）共 docker 跨进程部署4）跨 vm（虚拟机）部署对于跨 vm 的场景，进程间主要靠 socket 通信（创建套接字）。而对于同 vm 上跨进程独立部署的场景，必然绕不开到 IPC（进程间通信），进程间的通信方式有：管道、命名管道、消息队列、共享内存及信号量。而今天，我们先从管道开始，通过解读一个样例程序，来初步了解下管道要怎么用。
C 语言 fork 函数的用法
在介绍管道之前，我们先准备下基础知识：fork 函数。它的作用是在主进程里创建一个子进程，而这个 fork 函数调用非常奇妙：
它仅仅被调用一次，却能够返回两次，它可能有三种不同的返回值：1）在父进程中，fork 返回新创建的子进程的进程 ID；2）在子进程中，fork 返回 0；3）如果出现错误，fork 返回一个负值；另外要知道的是，子进程是从 fork 函数后的指令开始执行的。
样例代码
#include #include #include #include #include int main{int _pipe = {0, 0};int ret = pipe(_pipe); // 创建管道，对应两个文件描述符，分别指向管道的两端if (ret == -1) {printf("create pipe error");return 1;}printf("_pipe is %d, _pipe is %d\n", _pipe, _pipe);pid_t id = fork; // 父进程fork子进程，子进程从fork后面的指令开始执行if (id < 0) {printf("fork error");return 2;} else if (id == 0) { // child, 写printf("child writing\n");close(_pipe);int count = 4;const char *msg = "i have a dream!";while (count--) {write(_pipe, msg, strlen(msg));printf("server# %s\n", msg);}close(_pipe);exit(1); // 终止正在执行的进程，异常退出} else { // father, 读printf("father reading\n");close(_pipe);char msg;clock_t t1;while (true) {ssize_t s = read(_pipe, msg, sizeof(msg) - 1);if (s > 0) {msg = '\0';printf("client# %s\n", msg);t1 = clock;} else {clock_t t2 = clock;double t = (double)(t2 - t1) / CLOCKS_PER_SEC;if (t > 3.0) { // 如果连续3秒没收到数据，则不再从管道读break;}}}if (waitpid(id, NULL, 0) != -1) { // 阻塞等待子进程结束printf("child process has exited\n");}}return 0;}上述代码中：
1）主进程创建了一个子进程，子进程负责向管道里写字符串。注意：写的时候要关闭读端，即 close(_pipe);
2）主进程负责从管道里读字符串。注意：读的时候要关闭写端，即 close(_pipe);
3）当主进程连续 3秒 从管道里读不到数据时，主进程退出读数据操作；
4）由于主进程和子进程是异步执行的，所以主进程在执行到函数 waitpid 处时，阻塞等待子进程结束；
5）主进程从管道读数据时，一次读完所有字符串。
程序运行结果

由于主进程和子进程异步执行的，程序运行结果不限于上图所示。
总结
管道作为 Linux 程序中一种最基本的 IPC 通信方式，显然局限性太大了。首先，它只适用于具有亲缘关系的进程间通信，比如父子进程、兄弟进程等。其次，它只能实现单向通信，如果要想实现双向通信，得定义另一个管道。相比之下，另一种 IPC 通信方式则灵活得多，那就是消息队列，写进程可以往消息队列里扔数据块，而数据块的类型可以是不一样的。关于消息队列的深度解析，且听下回分解。