管道
- 1. 管道通信
- - 1.1 通信模式
  - 1.2 管道通信中特殊的名词
- 2. 无名管道（PIPE）
- - 2.1 无名管道的通信原理
  - 2.2 无名管道特点
  - 2.3 如何操作无名管道
  - - 示例1
    - 示例2
- 3. 有名管道（FIFO）
- - 3.1 有名管道的特点
  - 3.2 如何操作有名管道
- 4. 示例
- - 4.1 cut
  - - 4.1.1 截取出1.txt中前1行的第2个字符
    - 4.1.2 截取出指定文件中前n行以”:”进行分割的第n1,n2段内容
    - - 4.1.2.1 截取出2.txt中前2行以”:”进行分割的第1,2段内容
      - 4.1.2.2 截取出指定文件中前4行以”:”进行分割的第1,2,3,4段内容
  - 4.2 wc
  - 4.3 uniq
  - 4.4 tee
  - 4.5 tr
  - 4.6 生成一个8位的随机密码
  - 4.7 查看系统中所有的用户名称，并按字母排序
  - 4.8 列出当前用户使用最多的5个命令（print的列数根据实际情况而定）
  - 4.9 查看系统中有哪些用户的登陆shell时/bin/bash
  - 4.10 查看当前目录的子目录个数
  - 4.11 合并两个文件的内容

进程间的通信方式有五种,分别为:管道,信号量,共享内存,消息队列和套接字

管道

把一个程序的输出直接连接在另外一个程序的输入。

管道分为有名管道和无名管道两种,它们的区别是:

无名管道只能在父子进程之间进行通信。
有名管道又称为命名管道,可以在任意两个进程之间进行通信。

1. 管道通信

1.1 通信模式

通信模式	通信特点	例子
单工	数据只在一个方向上传输，不能实现双方通信	电视、广播
半双工（切换的单工）	允许数据在两个方向上传输，但是同一时间数据只能在同一个方向上传输	对讲机
全双工	允许数据在两个方向上同时传输	手机通话

1.2 管道通信中特殊的名词

读阻塞（进程阻塞）：当管道中没有数据可读时，会产生读阻塞。

写阻塞：当管道已满，再往管道中写入数据时，会产生写阻塞。直到有空间可以写入时，再写。

管道破裂：只有写端，没有读端。

管道中不能使用lseek

2. 无名管道（PIPE）

是一种亲缘进程间的通信方法

2.1 无名管道的通信原理

无名管道存在于kernel中，A，B必须具有亲缘关系进程。同一时刻，只能有一个写端或一个读端。

kernel的功能模块

内存管理单元（MMU）

主要负责物理内存——>虚拟内存空间的映射
内存的开辟，释放，存储，读取等一系列功能

进程管理单元：

task（任务）创建，管理和销毁
任务调度策略：

基于时间片的公平的轮转策略
基于优先级的抢占式任务调度策略

文件系统

提供用户访问计算机资源的接口（软件）
存储，组织管理计算机文件和设备的软件

网络管理

提供网络通信协议栈

驱动模块

硬件设备驱动

父子进程间，只要是fork()出来的，就会完美复制父进程的数据。如果在fork()之前创建管道，并获取管道的操作接口，子进程就能使用管道。

2.2 无名管道特点

只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也就是父子进程和兄弟进程之间）。

是一个半双工的通信方式，具有固定的读端和写端。

管道可以看做是一种特殊的文件，对管道的读写可以使用普通的read() ，write()函数，但管道不属于任何文件系统的，只存在于内存中。

2.3 如何操作无名管道

创建
（pipe函数用来创建无名管道）

操作
（read读；write写）

关闭操作端口
（close）

示例1

本例引用于：http://blog.sina.com.cn/s/blog_5ed3e6210100d87d.html
https://blog.csdn.net/zggzgw/article/details/78120171

#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/wait.h>
void read_pipe(int fd){char message[100];read(fd,message,100);printf("read pipe message:%s",message);}void write_pipe(int fd){char *message="this is Tuesday!\n";write(fd,message,strlen(message)+1);}int main(){int fd[2];pid_t pid;int stat_val;if(pipe(fd)){printf("create pipe failed!\n");}pid=fork();switch(pid){case -1:printf("fork error!\n");break;case 0:close(fd[1]);read_pipe(fd[0]);break;default:close(fd[0]);write_pipe(fd[1]);wait(&stat_val);break;}}

示例2

本引用于自：
https://blog.csdn.net/yangxueyangxue/article/details/122336664

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int main(void)
{char buf[32] = {0};pid_t pid;// 定义一个变量来保存文件描述符// 因为一个读端， 一个写端， 所以数量为 2 个int fd[2];// 创建无名管道pipe(fd);printf("fd[0] is %d\n", fd[0]);printf("fd[2] is %d\n", fd[1]);// 创建进程pid = fork();if (pid < 0){printf("error\n");} if (pid > 0){int status;close(fd[0]);write(fd[1], "hello", 5);close(fd[1]);wait(&status);exit(0);} if (pid == 0){close(fd[1]);read(fd[0], buf, 32);printf("buf is %s\n", buf);close(fd[0]);exit(0);}return 0;
}

3. 有名管道（FIFO）

是对无名管道的一种改进

3.1 有名管道的特点

它可以使互不相关的两个进程实现彼此通信

该管道可以通过路径名来指出，并且在文件系统中是可见的。在建立管道之后，两个进程就可以把它当作普通文件进行读写，使用非常方便。

FIFO严格遵循先进先出原则，对管道及FIFO的读总是从开始处返回数据，对它们的写则把数据添加到末尾。有名管道不支持如Iseek()等文件的定位操作。

有名管道依然在内核态内存中

有名管道在文件系统中有节点（即在跟文件系统中可以找到）

有名管道的大小始终为0

有名管道的文件类型为p

有名管道严格遵循先进先出原则

有名管道不能使用文件重定位的函数Iseek

有名管道可以用在亲缘和非亲缘进程间（一般用于非亲缘进程间通信）

3.2 如何操作有名管道

创建有名管道文件
（mkfifo即是命令也是函数；mknod也可以创建管道文件）

打开有名管道
（open）

读/写
（read/write）

关闭
（close）

本例引用于：
https://blog.csdn.net/yangxueyangxue/article/details/122336664

write01.c

创建两个无关联的进程，一个进程创建有名管道并写数据，另一个进程通过管道读数据。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main(int argc, char *argv[])
{int ret;char buf[32] = {0};int fd;if (argc < 2){printf("Usage:%s <fifo name> \n", argv[0]);return -1;} if (access(argv[1], F_OK) == -1){ret = mkfifo(argv[1], 0666);if (ret == -1){printf("mkfifo is error \n");return -2;} printf("mkfifo is ok \n");}fd = open(argv[1], O_WRONLY);while (1){sleep(1);write(fd, "hello", 5);} close(fd);return 0;
}

read01.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char *argv[])
{char buf[32] = {0};int fd;if (argc < 2){printf("Usage:%s <fifo name> \n", argv[0]);return -1;} fd = open(argv[1], O_RDONLY);while (1){sleep(1);read(fd, buf, 32);printf("buf is %s\n", buf);memset(buf, 0, sizeof(buf));} close(fd);return 0;
}

4. 示例

以下示例引用于：
https://blog.csdn.net/zsy3757486/article/details/126765536

4.1 cut

根据条件从命令结果中提取对应内容

4.1.1 截取出1.txt中前1行的第2个字符

head -1 1.txt | cut -c 2

参数	含义
-c	按字符选取内容

4.1.2 截取出指定文件中前n行以”:”进行分割的第n1,n2段内容

head -n 文件名 | cut -d ':' -f n1,n2OR（或者）
head -n 文件名 | cut -d ':' -f n1-n2

范围控制	含义
n	只显示第 n 段
n-	显示从第 n 段一直到行尾
n1-n2	显示从第 n1 段到 n2 段

4.1.2.1 截取出2.txt中前2行以”:”进行分割的第1,2段内容

head -2 2.txt | cut -d ':' -f 1,2

参数	含义
-d	指定分隔符
-f	显示指定段落内容

4.1.2.2 截取出指定文件中前4行以”:”进行分割的第1,2,3,4段内容

head -4 2.txt | cut -d ':' -f 1-4

4.2 wc

4.3 uniq

4.4 tee

4.5 tr

其下皆由此引用：
https://blog.csdn.net/qq_45171957/article/details/123698265

4.6 生成一个8位的随机密码

tr -dc A-Za-z0-9_ </dev/urandom | head -c 8 | xargs

4.7 查看系统中所有的用户名称，并按字母排序

awk -F: '{print $1}' /etc/passwd | sort

4.8 列出当前用户使用最多的5个命令（print的列数根据实际情况而定）

history | awk '{print $2}' | sort | uniq -u | sort -rn | head -5

4.9 查看系统中有哪些用户的登陆shell时/bin/bash

cat /etc/passwd | grep "/bin/bash" | cut -d: -f1,6

cut -d: -f1,6 表示以:为分隔符显示第1和第6列的内容-d指定分隔符，-f指定列

ls -l | cut -c 1 | grep "d" | wc -l

ls -l 长格式列出当前目录的所有内容，每行的第一个字符表示文件的类
cut -c 1 截取每行的第一个字符
grep “d” 获取文件类型是目录的行
wc -l 统计grep命令输出的行数，即子目录个数

4.11 合并两个文件的内容

cat 1.txt | paste -d: 2.txt -

paste -d: 2.txt - 表示以:为分割符合并两个文件，合并时2.txt文件的内容在前
-代表1.txt文件

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