管道内部如何实现-大小，组织方式，环形队列？
一.进程间通信有多种方式，本文主要讲解对管道的理解。管道分为匿名管道和命名管道。
（1）管道( pipe )：又称匿名管道。是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。
（2）命名管道 (named pipe或FIFO) ： 有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。
二.管道
1. 管道的特点：
（1）管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；双方通信时，需要建立起两个管道；
（2）只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲缘关系的进程）；
（3）单独构成一种独立的文件系统：管道对于管道两端的进程而言，就是一个文件，但它不是普通的文件，它不属于某种文件系统，而是自立门户，单独构成一种文件系统，并且只存在与内存中。
（4）数据的读出和写入：一个进程向管道中写的内容被管道另一端的进程读出。写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾，并且每次都是从缓冲区的头部读出数据。
2.通信步骤
2.1创建管道
利用pipe()函数创建管道，即在内核中开辟一块缓冲区(称为管道)用于通信。pipe函数调用成功返回0,调用失败返回-1。
管道是基于文件描述符的通信方式。当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符fd[0]和fd[1]。其中fd[0]固定用于读管道，而fd[1]固定用于写管道,一般文件I/O的函数都可以用来操作管道(lseek除外)。管道的读写规则如下：
从管道中读取数据：
如果管道的写端不存在，则认为已经读到了数据的末尾，读函数返回的读出字节数为0；
当管道的写端存在时，如果请求的字节数目大于PIPE_BUF，则返回管道中现有的数据字节数，如果请求的字节数目不大于PIPE_BUF，则返回管道中现有数据字节数（此时，管道中数据量小于请求的数据量）；或者返回请求的字节数（此时，管道中数据量不小于请求的数据量）。注：（PIPE_BUF在include/linux/limits.h中定义，不同的内核版本可能会有所不同。Posix.1要求PIPE_BUF至少为512字节，red hat 7.2中为4096）。
向管道中写入数据：
向管道中写入数据时，linux将不保证写入的原子性，管道缓冲区一有空闲区域，写进程就会试图向管道写入数据。如果读进程不读走管道缓冲区中的数据，那么写操作将一直阻塞。
注：只有在管道的读端存在时，向管道中写入数据才有意义。否则，向管道中写入数据的进程将收到内核传来的SIFPIPE信号，应用程序可以处理该信号，也可以忽略（默认动作则是应用程序终止）。
2.2创建子进程
单独创建一个无名管道，并没有实际的意义。我们再fork一个子进程，然后通过管道实现父子进程间的通信(即两个进程中存在亲缘关系,这里的亲缘关系指的是具有共同的祖先）。
2.3父进程关闭管道读端,子进程关闭管道写端
3.代码验证
3.1检验管道大小
1 #include<stdio.h>
2 #include<stdlib.h>
3 #include<unistd.h>
4 int main()
5 {
6 int fd[2];
7 int count=0;
8 if(pipe(fd)<0)
9 {
10 perror("Fail to create pipe");
11 exit(EXIT_FAILURE);
12 }
13 while(1)
14 {
15 write(fd[1],"a",sizeof(char));
16 printf("count=%d.\n",++count);
17 }
18 return 0;
19 }运行结果：65536=64K
3.2读写规则探究
A.从管道中读取数据
<1>写端不存在时
1 #include<stdio.h>
2 #include<unistd.h>
3 #include<stdlib.h>
4 int main()
5 {
6 int n;
7 int fd[2];
8 int count=0;
9 char buf[100]={0};
10
11 if(pipe(fd)<0)
12 {
13 perror("Fail to create pipe");
14 exit(EXIT_FAILURE);
15 }
16 close(fd[1]);
17
18 if((n=read(fd[0],buf,sizeof(buf)))<0)
19 {
20 perror("Fail to read pipe");
21 exit(EXIT_FAILURE);
22 }
23 printf("read %d bytes:%s\n",n,buf);
24 return 0;
25 }运行结果：read 0 bytes:
<2>写端存在时
父进程向管道中写数据，子进程从管道中读取数据
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#define N 10
#define MAX 100
int child_read_pipe(int fd)
{
char buf[N];
int n = 0;
while(1)
{
n = read(fd,buf,sizeof(buf));
buf[n] = ‘\0‘;
printf("Read %d bytes : %s\n",n,buf);
if(strncmp(buf,"quit",4) == 0)
break;
}
return 0;
}
int father_write_pipe(int fd)
{
char buf[MAX] = {0};
while(1)
{
printf(">");
fgets(buf,sizeof(buf),stdin);
buf[strlen(buf)-1] = ‘\0‘;
write(fd,buf,strlen(buf));
sleep(1);
if(strncmp(buf,"quit",4) == 0)
break;
}
return 0;
}
int main()
{
int pid;
int fd[2];
if(pipe(fd) < 0)
{
perror("Fail to pipe");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if((pid = fork()) < 0)
{
perror("Fail to fork");
exit(EXIT_FAILURE);
}
else if(pid == 0)
{
close(fd[1]);
child_read_pipe(fd[0]);
}
else
{
close(fd[0]);
father_write_pipe(fd[1]);
}
exit(EXIT_SUCCESS);
}
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进程间通信IPC—匿名管道(pipe)和命名管道（fifo）
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