linux管道原理

❶ linux的管道后面一个横线

表示输出流。
管道是Linux中很重要的一种通信方式,是把一个程序的输出直接连接到另一个程序的输入,常说的管道多是指无名管道,无名管道只能用于具有亲缘关系的进程之间，这是它与有名管道的最大区别。有名管道叫named pipe或者FIFO(先进先出)，可以用函数mkfifo()创建。在Linux中，管道是一种使用非常频繁的通信机制。从本质上说，管道也是一种文件，但它又和一般的文件有所不同，管道可以克服使用文件进行通信的两个问题，具体表现为：
1、限制管道的大小。实际上，管道是一个固定大小的缓冲区。在Linux中，该缓冲区的大小为1页，即4K字节，使得它的大小不象文件那样不加检验地增长。使用单个固定缓冲区也会带来问题，比如在写管道时可能变满，当这种情况发生时，随后对管道的write()调用将默认地被阻塞，等待某些数据被读取，以便腾出足够的空间供write()调用写。
2、读取进程也可能工作得比写进程快。当所有当前进程数据已被读取时，管道变空。当这种情况发生时，一个随后的read()调用将默认地被阻塞，等待某些数据被写入，这解决了read()调用返回文件结束的问题。
注意：从管道读数据是一次性操作，数据一旦被读，它就从管道中被抛弃，释放空间以便写更多的数据。

❷ linux中的管道的本质到底是什么呢

简单来说，管道是一种两个进程间进行单向通信的机制。因为管道传递数据的单向性，管道又称为半双工管道。管道的这一特点决定了器使用的局限性。管道是Linux支持的最初Unix IPC形式之一。

❸ linux 管道原理

Linux原理的学习，我打算由浅入深，从上之下，也就是先了解个大概再逐个深入。先了解一下Linux的进程先。

一、Linux进程上下文

Linux进程上下文，我理解就是进程组成元素的集合。包括进程描述符tast_struct，正文段，数据段，栈，寄存器内容，页表等。

1）tast_struct

它是一种数据结构，存储着进程的描述信息，例如pid，uid，状态，信号项，打开文件表等。是进程管理和调度的重要依据。

2）用户栈和核心栈

顾名思义，用户栈是进程运行在用户态使用的栈，含有用户态执行时候函数调用的参数，局部变量等；核心栈是该进程运行在核心态下用的栈，保存调用系统函数所用的参数和调用序列。这两个栈的指针都保存在tast_struct结构中。

3）寄存器

保存程序计数器，状态字，通用寄存器，栈指针。

4）页表

线性地址到物理地址的映射

5）正文段，数据段。

二、Linux进程的状态

Linux中进程共有5个状态：就绪，可中断睡眠，不可中断睡眠，暂停，僵死。也就是说，linux不区分就绪和运行，它们统一叫做就绪态。进程所处的状态记录在tast_struct中。

三、进程的控制

1）进程树的形成

计算机启动后，BIOS从磁盘引导扇区加载系统引导程序，它将Linux系统装入内存，并跳到内核处执行，Linux内核就执行初始化工作：初始化硬件、初始化内部数据结构、建立进程0。进程0创建进程1，进程1是以后所有创建的进程的祖先，它负责初始化所有的用户进程。进程1创建shell进程，shell进程显示提示符，等待命令的输入。

2）进程的创建

任何一个用户进程的创建都是由现有的一个进程完成的，进程的创建要经过fork和exec两个过程。Fork是为新进程分配相应的数据结构，并将父进程的相应上下文信息复制过来。Exec是将可执行文件的正文和数据转入内存覆盖它原来的（从父进程复制过来的），并开始执行正文段。

3）进程的终止

系统调用exit()就可自我终结，exit释放除了tast_struct以外的所有上下文，父进程收到子进程终结的消息后，释放子进程的tast_struct。

4）进程的调度

进程的调度是由schele()完成的，一种情况是，当处理机从核心态向用户态转换之前，它会检查调度标志是否为1，如果是1，则运行schele()，执行进程的调度。另一种情况是进程自动放弃处理机，时候进行进程调度。

进程的调度过程分为两步，首先利用相关策略选择要执行的进程，然后进行上下文的切换。

四、进程的通信

进程的通信策略主要有，消息，管道，消息队列，共享存储区和信号量。

1）信息

消息机制主要是用来传递进程间的软中断信号，通知对方发生了异步事件。发送进程将信号（约定好的符号）发送到目标进程的tast_struct中的信号项，接收进程看到有消息后就调用相应的处理程序，注意，处理程序必须到进程执行时候才能执行，不能立即响应。

2）管道

我理解就是两个进程使用告诉缓冲区中的一个队列（每两个进程一个），发送进程将数据发送到管道入口，接收进程从管道出口读数据。

3） 消息队列

消息队列是操作系统维护的一个个消息链表，发送进程根据消息标识符将消息添加到制定队列中，接收进程从中读取消息。

4）共享存储区

在内存中开辟一个区域，是个进程共享的，也就是说进程可以把它附加到自己的地址空间中，对此区域中的数据进行操作。

5）信号量

控制进程的同步。

❹ Linux系统编程—管道

Linux 实现 IPC 其中的一种方式——管道
管道又分：
1、无名管道：无名管道只能用于有亲缘关系的进程。
2、有名管道：有名管道用于任意两进程间通信。

你就可以把管道理解成位于进程内核空间的“文件”。

给文件加引号，是因为它和文件确实很像，因为它也有描述符。但是它确实又不是普通的本地文件，而是一种抽象的存在。

当进程使用 pipe 函数，就可以打开位于内核中的这个特殊“文件”。同时 pipe 函数会返回两个描述符，一个用于读，一个用于写。如果你使用 fstat函数来测试该描述符，可以发现此文件类型为 FIFO。

而无名管道的无名，指的就是这个虚幻的“文件”，它没有名字。本质上，pipe 函数会在进程内核空间申请一块内存（比如一个内存页，一般是 4KB），然后把这块内存当成一个先进先出（FIFO）的循环队列来存取数据，这一切都由操作系统帮助我们实现了。

pipe 函数打开的文件描述符是通过参数（数组）传递出来的，而返回值表示打开成功（0）或失败（-1）。
它的参数是一个大小为 2 的数组。此数组的第 0 个元素用来接收以读的方式打开的描述符，而第 1 个元素用来接收以写的方式打开的描述符。也就是说，pipefd[0] 是用于读的，而 pipefd[1] 是用于写的。
打开了文件描述符后，就可以使用 read(pipefd[0]) 和 write(pipefd[1]) 来读写数据了。

注意事项
1、这两个分别用于读写的描述符必须同时打开才行，否则会出问题。
2、如果关闭读 (close(pipefd[0])) 端保留写端，继续向写端 (pipefd[1]) 端写数据(write 函数)的进程会收到 SIGPIPE 信号。
3、如果关闭写 (close(pipefd[1])) 端保留读端，继续向读端 (pipefd[0]) 端读数据(read 函数)，read 函数会返回 0。

当在进程用 pipe 函数打开两个描述符后，我们可以 fork 出一个子进程。这样，子进程也会继承这两个描述符，而且这两个文件描述符的引用计数会变成 2。

如果你需要父进程向子进程发送数据，那么得把父进程的 pipefd[0] （读端）关闭，而在子进程中把 pipefd[1] 写端关闭，反之亦然。为什么要这样做？实际上是避免出错。传统上 pipe 管道只能用于半双工通信（即一端只能发，不能收；而另一端只能收不能发），为了安全起见，各个进程需要把不用的那一端关闭（本质上是引用计数减 1）。
步骤一：fork 子进程

步骤二：关闭父进程读端，关闭子进程写端

父进程 fork 出一个子进程，通过无名管道向子进程发送字符，子进程收到数据后将字符串中的小写字符转换成大写并输出。

有名管道打破了无名管道的限制，进化出了一个实实在在的 FIFO 类型的文件。这意味着即使没有亲缘关系的进程也可以互相通信了。所以，只要不同的进程打开 FIFO 文件，往此文件读写数据，就可以达到通信的目的。

1、文件属性前面标注的文件类型是 p
2、代表管道文件大小是 0
3、fifo 文件需要有读写两端，否则在打开 fifo 文件时会阻塞

通过命令 mkfifo 创建

通过函数 mkfifo创建

函数返回 0 表示成功，-1 失败。
例如:

cat 命令打印 test文件内容

接下来你的 cat 命令被阻塞住。
开启另一个终端，执行：

然后你会看到被阻塞的 cat 又继续执行完毕，在屏幕打印 “hello world”。如果你反过来执行上面两个命令，会发现先执行的那个总是被阻塞。

有两个程序，分别是发送端 send 和接收端面 recv。程序 send 从标准输入接收字符，并发送到程序 recv，同时 recv 将接收到的字符打印到屏幕。
发送端

接收端

编译

运行

因为 recv 端还没打开test文件，这时候 send 是阻塞状态的。
再开启另一个终端：

这时候 send 端和 recv 端都在终端显示has opend fifo
此时在 send 端输入数据，recv 打印。

❺ linux关于管道说法错误的是什么

Linux关于管道 原创
2018-09-14 12:22:41

Gaodes
码龄5年
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管道的概念

管道是Unix中枣镇蔽最古老的进程间通信的形式。 我们把从一个进程连接到另一个进程的一个数据流称为一个“管道” 我们通常把是把一个进程的输出连接或“管接”（经过管道来连接）到另一个进程的输入。

管道特点

管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；需要双方通信时，需要建立起两个管道 只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲凳州缘关系的进程）进行通信；通常，一个管道由一个进程创建，然后该进程调用fork，此后父、子进程之间就可应用该管道。

pipe函数

包含头文件<unistd.h> 功能:创建一无名管道 原型

int pipe(int file_descriptor[2]);

参数 file_descriptor：文件描述符数组,其中file_descriptor[0]表示读端,file_descriptor[1]表示写端 返回值:成功返回0，失败返回错误代码

示例代码：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<signal.h>
#include<string.h>

int main(int argc,char *argv[])
{
int fd[2];
printf("f[0]=%d,f[1]=%d\n",fd[0],fd[1]);
pipe(fd);
printf("f[0]=%d,f[1]=%d\n",fd[0],fd[1]);

char buf[1024]={0};
int fid = fork();
if(fid > 0)
{
read(fd[0],buf,1024);
printf("read data %s\n",buf);
}
else if(fid == 0)
{

write(fd[1],"helloworld",strlen("helloworld"));

}
else
{
perror("fork error");
}
return 0;
}
打印结果

管道读写规则：如果试图从管道写端旅塌读取数据，或者向管道读端写入数据都将导致错误发生 当没有数据可读时，read调用就会阻塞，即进程暂停执行，一直等到有数据来到为止。 如果管道的另一端已经被关闭，也就是没有进程打开这个管道并向它写数据时，read调用就会阻塞

复制文件描述符p

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>

int main()
{
int fd = p(1);

printf("file fd= %d\n",fd);
write(fd,"helloworld",strlen("helloworld"));
return 0;
}
打印结果：

1为输入到终端

shell管道的实现

原理通过把发的fd[1]写复制到shell的1（标准输入），fd[0]复制到shell的2（标准输出）

以下是代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>

int main()
{
int fd[2];
char buf[1024] ={0};
pipe(fd);
int pid = fork();

if(pid > 0)
{
read(fd[0],buf,1024);
printf(buf);
}
else if(pid == 0)
{
p2(fd[1],1);
close(fd[0]);
close(fd[1]);
execlp("ls","ls","-al",NULL);
}
else
{

}
return 0;
}
实现结果：

popen函数

作用：允许一个程序把另外一个程序当作一个新的进程来启 动，并能对它发送数据或接收数据

FILE* popen(const char *command, const char *open_mode);

command:待运行程序的名字和相应的参数 open_mode：必须是“r”或“w” 如果操作失败，popen会返回一个空指针

以下代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>

int main()
{
FILE *file = popen("ls -al","r");
char buf[1024] = {0};
fread(buf,1,1024,file);
fclose(file);

FILE *wcfile = popen("wc","w");
fwrite(buf,1,strlen(buf),wcfile);
fclose(wcfile);
return 0;
}
代码结果：

命名管道破裂测试

我们首先要知道命名管道，要读段和写段同时开启，才能向文件读写数据。

贴上代码来理解命名管道的规则

首先是读端：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<signal.h>
#include<string.h>
#include<fcntl.h>

int main(int argc,char *argv[])
{
printf("open before\n");
int fd = open("/home/gao/tmp/fifo",O_RDONLY);
printf("open after\n");

//休眠5秒，读端退出
sleep(5);
return 0;
}
接下来是写端：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<signal.h>
#include<string.h>
#include<fcntl.h>

void handle(int signo)
{
printf("cat signale = %d\n",signo);
}

int main(int argc,char *argv[])
{
signal(SIGPIPE,handle);
printf("open before\n");
int fd = open("/home/gao/tmp/fifo",O_WRONLY);
printf("open after\n");
//命名管道规则，如果写入读断被中断，写入会返回-1,并且管道会破裂，产生信号（SIGPIPE）
while(1)
{
int wrsize = write(fd,"helloworld",strlen("helloworld"));
printf("size data:%d\n",wrsize);
sleep(1);
}
}
执行写端：

它在等待另一端的开启，才能向里面写入数据

此时我们开启读端：

马上可以看到写段可以写数据

而执行5秒后，我们可以看到写的时候返回-1，并且获取到管道破裂的信息（SIGPIPE）

所以这里就是我们所注意的点，当我们写客户端和服务器进行管道传输的时候，如果客户端一旦退出来，就会使管道破裂，所以我们必须通过捕捉信号，来避免这种事情发生。

❻ 操作系统里面的管道是什么最好有详细的例子说明，也能够通俗地解释就最好。谢~

以Linux下的为例吧，管道是一种进程间通信的方式，在linux中磨带分为有名管道和无名管道。有名管道就是把一个进程的输出写到一个文件中，再把此判巧文件作为另一个进程的输入。

无名管道也是如此，只不过这个管道文件不直接可见而已，通常无名管道都作为一个进程组的形式完成，如ls | grep 'a'，这就是一种进程间单向的通信方式。

更详细的建议看一下《Understanding Linux Kernel》第三版中进掘游键程通信的那章。

❼ linux中管道是指什么，重定向是指什么

管道是把一个命令的输出作为下一个命令的输入，
如 ls /etc | more
cat /etc/passwd | grep root
重定向是把一个命令的输出重定向到另一个文件
如 echo 'hello' > abc.txt 一个大于号是抹除源文件内容并写入，如果没有这个文件就创建这个文件并写入
echo 'hello world' >> /var/log/messages 两个大于号是追加内容到这个文件，没有这个文件就创建并写入
cat /etc/sysconfig/network-scripts/ifc-eth0 >>abcd.txt

break 2>/dev/null

❽ Linux的管道命令如何使用

管道命令就是用来连接多条指令的，前一条指令的输出流向会作为后一条指含掘闹令的操作对象。
管道命令的操作符是：|，它只能处理由前面一条指令传出的正确输出信息，对错误信息是没有直接处理能力的。然后，传递给下一条指令，作为操作对象。
基本格式：
指令1 | 指令2 | …
【指令1】正确输出，作散厅为【指令2】的输入，然后【指令2】的输出作为【指令3】的输入，如果【指令3】有输出，那么输出谈罩就会直接显示在屏幕上面了。通过管道之后【指令1】和【指令2】的正确输出是不显示在屏幕上面的。
【提醒注意】
管道命令只能处理前一条指令的正确输出，不能处理错误输出;
管道命令的后一条指令，必须能够接收标准输入流命令才能执行。
使用示例
1、分页显示/etc目录中内容的详细信息
$ ls -l /etc | more
2、将一个字符串输入到一个文件中
$ echo “hello world” | cat > hello.txt

❾ 浅谈Android之Linux pipe/epoll

管道

管道的概念：

管道是一种最基本的IPC机制，作用于有血缘关系的进程之间腊仔掘，完成数据传递。调用pipe系统函数即可创建一个管道。有如下特质：

1. 其本质是一个伪文件(实为内核缓冲区)

2. 由两个文件描述符引用，一个表示读端，一个表示写端。

3. 规定数据从管道的写端流入管道，从读端流出。

管道的原理: 管道实为内核使用环形队列机制，借助内核缓冲区(4k)实现。

管道的局限性：

① 数据自己读不能自己写。

② 数据一旦被读走，便不在管道中存在，不可反复读取。

③ 由于管道采用半双工通信方式。因此，数据只能在一个方向上流动。

④ 只能在有公共祖先的进程间使用管道。

常见的通信方式有，单工通信、半双工通信、全双工通信。

简单来说这个管道是一个文件,但又和普通轮核文件不通:管道缓冲区大小一般为1页，即4K字节,管道分读端和写端，读端负责从管道拿数据，当数据为空时则阻塞；写端向管道写数据，当管道缓存区满时则阻塞。

pipe函数

创建管道

    int pipe(int pipefd[2]); 成功：0；失败：-1，设置errno

函数调用成功返回r/w两个文件描述符。无需open，但需手动close。规定：fd[0] → r； fd[1] → w，就像0对应标准输入，1对应标准输出一样。向管道文件读写数据其实是在读写内核缓冲区。

管道创建成功以后，创建该管道的进程（父进程）同时掌握着管道的读端和写端。如何实现父子进程间通信呢？通常可以采用如下步骤：

1. 父进程调用pipe函数创建管道，得到两个文件描述符fd[0]、fd[1]指向管道的读端和写端。

2. 父进程调用fork创建子进程，那么子进程也有两个文件描述符指向同一管道。

3. 父进程关闭管道读端，子进程关闭管道写端。父进程可以向管道中写入数据，子进程将管道中的数据读出。由于管道戚芹是利用环形队列实现的，数据从写端流入管道，从读端流出，这样就实现了进程间通信。

管道的读写行为

    使用管道需要注意以下4种特殊情况（假设都是阻塞I/O操作，没有设置O_NONBLOCK标志）：

1. 如果所有指向管道写端的文件描述符都关闭了（管道写端引用计数为0），而仍然有进程从管道的读端读数据，那么管道中剩余的数据都被读取后，再次read会返回0，就像读到文件末尾一样。

2. 如果有指向管道写端的文件描述符没关闭（管道写端引用计数大于0），而持有管道写端的进程也没有向管道中写数据，这时有进程从管道读端读数据，那么管道中剩余的数据都被读取后，再次read会阻塞，直到管道中有数据可读了才读取数据并返回。

3. 如果所有指向管道读端的文件描述符都关闭了（管道读端引用计数为0），这时有进程向管道的写端write，那么该进程会收到信号SIGPIPE，通常会导致进程异常终止。当然也可以对SIGPIPE信号实施捕捉，不终止进程。具体方法信号章节详细介绍。

4. 如果有指向管道读端的文件描述符没关闭（管道读端引用计数大于0），而持有管道读端的进程也没有从管道中读数据，这时有进程向管道写端写数据，那么在管道被写满时再次write会阻塞，直到管道中有空位置了才写入数据并返回。

总结：

① 读管道： 1. 管道中有数据，read返回实际读到的字节数。

2. 管道中无数据：

(1) 管道写端被全部关闭，read返回0 (好像读到文件结尾)

  (2) 写端没有全部被关闭，read阻塞等待(不久的将来可能有数据递达，此时会让出cpu)

    ② 写管道： 1. 管道读端全部被关闭， 进程异常终止(也可使用捕捉SIGPIPE信号，使进程不终止)

2. 管道读端没有全部关闭：

(1) 管道已满，write阻塞。

(2) 管道未满，write将数据写入，并返回实际写入的字节数。

Epoll的概念

Epoll可以使用一次等待监听多个描述符的可读/可写状态.等待返回时携带了可读的描述符或者自定义的数据.不需要为每个描述符创建独立的线程进行阻塞读取,

Linux系统中的epoll机制为处理大批量句柄而作了改进的poll，是Linux下多路复用IO接口select/poll的增强版本，它能显着减少程序在大量并发连接中只有少量活跃的情况下的系统CPU利用率

(01) pipe(wakeFds)，该函数创建了两个管道句柄。

(02) mWakeReadPipeFd=wakeFds[0]，是读管道的句柄。

(03) mWakeWritePipeFd=wakeFds 1 ，是写管道的句柄。

(04) epoll_create(EPOLL_SIZE_HINT)是创建epoll句柄。

(05) epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, mWakeReadPipeFd, & eventItem)，它的作用是告诉mEpollFd，它要监控mWakeReadPipeFd文件描述符的EPOLLIN事件，即当管道中有内容可读时，就唤醒当前正在等待管道中的内容的线程。

回到Android中的epoll大致流程如下:​

Looper.loop -> MessageQueue.nativePollOnce

epoll_create()   epoll_ctl() 注册事件的回调

looper.pollInner() -> epoll_wait() 等待接受事件唤醒的回调

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

参考链接如下

链接：https://www.jianshu.com/p/8656bebc27cb

链接：https://blog.csdn.net/oguro/article/details/53841949

❿ Linux 系统中“|”管道的作用是什么

“|”是管道命令操作符，简称管道符。利用Linux所提供的管道符“|”将两个命令隔开，管道符左边命令的输出就会作为管道符右边命令的输入。连续使用管道意味着第一个命令的输出会作为 第二个命令的输入，第二个命令的输出又会作为第三个命令的输入，依此类推。

它仅能处理经由前面一个指令传出的正确输出信息，也就是 standard output 的信息，对于 standard error 信息没有直接处理能力。

用法示例：

ls -l | more

该命令列出当前目录中的文档，并把输出送给more命令作为输入，more命令分页显示文件列表。