理解Linux C语言中的管道（Pipe）：双向与半双工通信机制简介

1 管道pipe

1.1 管道pipe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(pipe管道只能用于父子、兄弟进程(有共同祖先)间通信。该问题后来使用fifo有名管道解决。)，完成数据传递。调用pipe系统函数即可创建一个管道。

1.2 管道pipe的特质

• 1） 其本质是一个伪文件(实为内核缓冲区) 。linux分为八大文件。占用磁盘的3种文件为普通文件，目录，软连接(ln -s)。其余5个为伪文件也叫块设备。分为字符设备，块设备(和前一个意思不一样)，管道，套接字，和未知文件。
• 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。

1.3 管道的原理

• 1）管道实为内核使用环形队列机制，借助内核缓冲区(4k)实现。

1.4 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）由于管道采用双向半双工通信方式。因此，数据只能在一个方向上流动。即一个进程只能读，另一个进程只能写，或者反过来。
• 4）只能在有公共祖先的进程间使用管道。

2 双向半双工概念

常见的通信方式有，单工通信、半双工通信、全双工通信。
这里给出一个双向半双工的图。

• 1）单向半双工：即上面的箭头只能有一个。要么向左要么向右。例如我们的电视机和遥控，一个只能发送信号，一个只能接收信号，方向是担心并且是半双工工作。
• 2）双向半双工“即上图。可以双向，但是都只能干一半的工作。一个进程要么只能是读，要么只能是写。例如我们的双向半双工的对讲机，一个人在讲话的时候，另一个人只能听着。
• 3）双向全双工：即上图再加多一个缓冲区，每一个缓冲区都用于两个client的读写。例如我们的微信语音，可以同时说话。