php超詳細講解命名管道
進程間為什么要通信
進程間通信的目的：
- 數(shù)據(jù)傳輸：一個 進程需要將它的數(shù)據(jù) 發(fā)送給另一個進程。
- 通知事件：一個進程需要向另一個或一組進程 發(fā)送消息，通知它（它們）發(fā)生了 某種事件（如進程終止時要通知父進程）。
- 資源共享：多個進程之間 共享同樣的資源 。為了做到這一點，需要內(nèi)核提供互斥和同步機制。
- 進程控制：有些進程 希望完全控制另一個進程的執(zhí)行 （如 Debug 進程），此時控制進程希望能夠攔截另一個進程的所有狀態(tài)信息
進程不是孤立的，一個足夠大的項目絕對不是單一的進程可以支撐的起的。所以我們需要進程間通信，來滿足不同進程間信息交互與傳遞的需求。
進程間通信本質(zhì)上是進程與進程之間交換數(shù)據(jù)的手段。
進程如何實現(xiàn)通信
每個進程的用戶地址空間都是獨立的（進程通過虛擬內(nèi)存地址達到進程相互隔離），一般而言是不能互相訪問的，進程之間要通信必須通過內(nèi)核，也就是說操作內(nèi)核提供一個緩沖區(qū)，用戶進程操作這個緩沖區(qū)【讀寫數(shù)據(jù)】來實現(xiàn)通信。
常見進程通信方式
今天我們要學(xué)習(xí)的是管道中的命名管道
管道概念
其實管道一共有兩種，一種是匿名管道，它的特點是只能用于具有共同祖先的進程（具有親緣關(guān)系的進程）之間進行通信；比如父子進程，通常，一個匿名管道由一個進程創(chuàng)建，然后該進程調(diào)用fork，此后父、子進程之間就可應(yīng)用該管道。
對于匿名管道，它的通信范圍是存在父子關(guān)系的進程。因為管道沒有實體，也就是沒有管道文件，只能通過 fork 來復(fù)制父進程 fd 文件描述符，來達到通信的目的。
第二種是命名管道可以實現(xiàn)兩個不相關(guān)進程之間進行數(shù)據(jù)交互，也能實現(xiàn)父子進程之間數(shù)據(jù)交互。命名管道是一種特殊類型的文件,有實體
對于命名管道，它可以在不相關(guān)的進程間也能相互通信。因為命名管道，提前創(chuàng)建了一個類型為管道的設(shè)備文件，在進程里只要使用這個設(shè)備文件，就可以相互通信。
由于php擴展并沒有提供匿名管道的封裝，只提供了命名管道的，所有我們先不講匿名管道，有興趣的自行了解
命名管道實現(xiàn)
不管是匿名管道還是命名管道，進程寫入的數(shù)據(jù)都是緩存在內(nèi)核中，另一個進程讀取數(shù)據(jù)時候自然也是從內(nèi)核中獲取，同時通信數(shù)據(jù)都遵循先進先出原則，類似于隊列
posix_mkfifo函數(shù)
php 通過 posix_mkfifo 函數(shù)創(chuàng)建命名管道文件
<?php
//定義管道文件
$file = 'fifo_dalei';
//posix_access() 函數(shù)檢測管道文件是否存在，如果不存在使用posix_mkfifo() 函數(shù)創(chuàng)建一個命名管道文件
if(!posix_access($file, POSIX_F_OK)){
if(posix_mkfifo($file,0666)){
echo "命名管道創(chuàng)建成功\n";
}
}
執(zhí)行代碼我們就得到了創(chuàng)建出來的管道文件 fifo_dalei ,我們查看文件權(quán)限位以 p 開頭就表示這個文件是一個管道文件，當(dāng)然我們也可以使用 file 命令查看fifo_dalei 文件類型是管道類型
我們可以直接在終端操作讀寫這個命名管道文件
比如：我們打開兩個終端，A終端與B終端，A終端負(fù)責(zé)讀命名管道中的數(shù)據(jù)，B終端負(fù)責(zé)往命名管道寫入數(shù)據(jù)
我們通過 cat 命令 讀取命名管道，如果命名管道沒有數(shù)據(jù) cat fifo_dalei 命令會阻塞住，直到有數(shù)據(jù)寫入命名管道，cat fifo_dalei 才會輸出數(shù)據(jù)內(nèi)容并結(jié)束，反過來如果先將數(shù)據(jù)寫入命名管道，卻沒有另一個進程讀取命名管道的內(nèi)容，寫入命令依然會阻塞。
由此可以發(fā)現(xiàn)，管道這種通信方式效率低，不適合進程間頻繁地交換數(shù)據(jù)。當(dāng)然，它的好處，自然就是簡單，同時也我們很容易得知管道里的數(shù)據(jù)已經(jīng)被另一個進程讀取了。
那么在php中我們?nèi)绾问褂妹艿牢募?，下面我們以父子進程通信為例
<?php
// 定義命名管道文件
$file = 'fifo_dalei';
// posix_access 函數(shù)檢測當(dāng)前文件是否存在
if(!posix_access($file, POSIX_F_OK)){
//posix_mkfifo 函數(shù)創(chuàng)建命名管道
if(posix_mkfifo($file,0666)){
echo "命名管道創(chuàng)建成功\n";
}
}
// fork 創(chuàng)建子進程
$pid = pcntl_fork();
if($pid == 0){//子進程執(zhí)行邏輯
// 用讀方式打開命名管道，需要注意的是如果命名管道內(nèi)沒有數(shù)據(jù)，fopen 函數(shù)會阻塞
$fd = fopen($file, 'r');
// fread 函數(shù) 讀取命名管道，10個字節(jié)長度數(shù)據(jù)
$data = fread($fd,10);
if($data){
fprintf(STDOUT,"read process pid = %d, recv:%s\n",getmypid(),$data);
}
exit(0);
}
// 用寫方式打開命名管道
$fd = fopen($file, 'w');
// 往命名管道寫入數(shù)據(jù) 'dalei' 寫入的長度為5
$len = fwrite($fd,'dalei',5);
fprintf(STDOUT,"write process pid = %d, write len=%d\n",posix_getpid(),$len);
// 關(guān)閉管道文件
fclose($fd);
//回收執(zhí)行完畢退出子進程，防止僵尸進程
$pid = pcntl_wait($status);
if($pid > 0){
fprintf(STDOUT,"exit process pid = %d\n",$pid);
}
分析上面代碼，首先父進程32023 寫入數(shù)據(jù)dalei到命名管道，子進程 32024 讀取命名管道中父進程寫入的數(shù)據(jù)，然后 32024 子進程退出。
需要注意的是 fopen() 函數(shù)打開命名管道必須讀端寫端都打開，不然 fopen() 函數(shù)會阻塞
上面我們通過命令操作管道發(fā)現(xiàn)，管道內(nèi)必須有內(nèi)容，才能讀取管道，不然會阻塞，php操作管道也同樣有這個問題，看下面代碼，我們通過 while 不停循環(huán)讀取管道內(nèi)容，但是寫數(shù)據(jù)端寫入一次會發(fā)生什么事情呢？
<?php
// 定義命名管道文件
$file = 'fifo_dalei';
// posix_access 函數(shù)檢測當(dāng)前文件是否存在
if(!posix_access($file, POSIX_F_OK)){
//posix_mkfifo 函數(shù)創(chuàng)建命名管道
if(posix_mkfifo($file,0666)){
echo "命名管道創(chuàng)建成功\n";
}
}
// fork 創(chuàng)建子進程
$pid = pcntl_fork();
if($pid == 0){//子進程執(zhí)行邏輯
// 用讀方式打開命名管道，需要注意的是如果命名管道內(nèi)沒有數(shù)據(jù)，fopen 函數(shù)會阻塞
$fd = fopen($file, 'r');
while(1){
// fread 函數(shù) 讀取命名管道，10個字節(jié)長度數(shù)據(jù)
$data = fread($fd,10);
if($data){
fprintf(STDOUT,"read process pid = %d, recv:%s\n",getmypid(),$data);
}
echo "hello\n";
sleep(2);
}
exit(0);
}
// 用寫方式打開命名管道
$fd = fopen($file, 'w');
// 往命名管道寫入數(shù)據(jù) 'dalei' 寫入的長度為5
$len = fwrite($fd,'dalei',5);
fprintf(STDOUT,"write process pid = %d, write len=%d\n",posix_getpid(),$len);
// 關(guān)閉管道文件
#fclose($fd);
//回收執(zhí)行完畢退出子進程，防止僵尸進程
$pid = pcntl_wait($status);
if($pid > 0){
fprintf(STDOUT,"exit process pid = %d\n",$pid);
}通過運行上面代碼，當(dāng)父進程只寫入一次，子進程循環(huán)讀，由于命名管道內(nèi)無數(shù)據(jù)會造成 fread() 函數(shù)阻塞，無法往下執(zhí)行也就無法打印出 hello，如何以非阻塞的方式讀取數(shù)據(jù)呢？
下面我們就來介紹 stream_set_blocking() 函數(shù)實現(xiàn)非阻塞讀命名管道，即命名管道無數(shù)據(jù)立即返回，并不會阻塞在fread() 函數(shù)
<?php
// 定義命名管道文件
$file = 'fifo_dalei';
// posix_access 函數(shù)檢測當(dāng)前文件是否存在
if(!posix_access($file, POSIX_F_OK)){
//posix_mkfifo 函數(shù)創(chuàng)建命名管道
if(posix_mkfifo($file,0666)){
echo "命名管道創(chuàng)建成果\n";
}
}
// fork 創(chuàng)建子進程
$pid = pcntl_fork();
if($pid == 0){//子進程執(zhí)行邏輯
// 用讀方式打開命名管道，需要注意的是如果命名管道內(nèi)沒有數(shù)據(jù)，fopen 函數(shù)會阻塞
$fd = fopen($file, 'r');
//設(shè)置非阻塞讀取命名管道
stream_set_blocking($fd,0);
while(1){
// fread 函數(shù) 讀取命名管道，10個字節(jié)長度數(shù)據(jù)
$data = fread($fd,10);
if($data){
fprintf(STDOUT,"read process pid = %d, recv:%s\n",getmypid(),$data);
}
echo "hello\n";
sleep(2);
}
exit(0);
}
// 用寫方式打開命名管道
$fd = fopen($file, 'w');
// 往命名管道寫入數(shù)據(jù) 'dalei' 寫入的長度為5
$len = fwrite($fd,'dalei',5);
fprintf(STDOUT,"write process pid = %d, write len=%d\n",posix_getpid(),$len);
// 關(guān)閉管道文件
#fclose($fd);
//回收執(zhí)行完畢退出子進程，防止僵尸進程
$pid = pcntl_wait($status);
if($pid > 0){
fprintf(STDOUT,"exit process pid = %d\n",$pid);
}
還有個需要注意的知識點，當(dāng)寫端寫入數(shù)據(jù)的過程中，如果讀端退出，寫入數(shù)據(jù)將失敗，并且產(chǎn)生中斷信號 SIGPIPE, 下面是實驗代碼
<?php
// 定義命名管道文件
$file = 'fifo_dalei';
// posix_access 函數(shù)檢測當(dāng)前文件是否存在
if(!posix_access($file, POSIX_F_OK)){
//posix_mkfifo 函數(shù)創(chuàng)建命名管道
if(posix_mkfifo($file,0666)){
echo "命名管道創(chuàng)建成果\n";
}
}
// 安裝信號處理器,處理捕獲信號
pcntl_signal(SIGPIPE,function($signo){
fprintf(STDOUT,"signo=%d\n",$signo);
});
// fork 創(chuàng)建子進程
$pid = pcntl_fork();
if($pid == 0){//子進程執(zhí)行邏輯
// 用讀方式打開命名管道，需要注意的是如果命名管道內(nèi)沒有數(shù)據(jù)，fopen 函數(shù)會阻塞
$fd = fopen($file, 'r');
//設(shè)置非阻塞讀取命名管道
stream_set_blocking($fd,0);
$i = 0;
while(1){
// fread 函數(shù) 讀取命名管道，10個字節(jié)長度數(shù)據(jù)
$data = fread($fd,10);
if($data){
$i++;
if($i > 2){
fclose($fd);
break;
}
fprintf(STDOUT,"read process pid = %d, recv:%s\n",getmypid(),$data);
}
sleep(2);
}
exit(0);
}
// 用寫方式打開命名管道
$fd = fopen($file, 'w');
stream_set_blocking($fd,0);
while(1){
// 信號分發(fā)（沒有這個函數(shù)，信號無法被捕獲）
pcntl_signal_dispatch();
// 往命名管道寫入數(shù)據(jù) 'dalei' 寫入的長度為5
$len = fwrite($fd,'dalei',5);
fprintf(STDOUT,"write process pid = %d, write len=%d\n",posix_getpid(),$len);
sleep(2);
}
// 關(guān)閉管道文件
fclose($fd);
//回收執(zhí)行完畢退出子進程，防止僵尸進程
$pid = pcntl_wait($status);
if($pid > 0){
fprintf(STDOUT,"exit process pid = %d\n",$pid);
}
通過分析代碼我們得知，我們定義了一個 $i 變量 用于累加，當(dāng)累加數(shù)大于2，也就是read執(zhí)行超過兩次后讀進程退出，寫進程write將無法再向命名管道寫入數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生信號數(shù)為13的中斷信號
使用 kill -l 查看linux 中所有信號
無血緣進程間通信
寫端
<?php
$file = 'fifo_dalei';
if(!posix_access($file,POSIX_F_OK)){
if(!posix_mkfifo($file,0666)){
}
}
$fd = fopen($file,'w');
while(1){
//獲取終端輸入數(shù)據(jù)，大小限制1280字節(jié)
$data = fgets(STDIN,1280);
// 寫入數(shù)據(jù)到命名管道，數(shù)據(jù)長度限制為10個字節(jié)
$len = fwrite($fd,$data,10);
fprintf(STDOUT,"pid=%d, write len = %d\n",posix_getpid(),$len);
}
fclose($fd);讀端 （一定要設(shè)置非阻塞讀，不然寫端，寫入數(shù)據(jù)讀端無法讀取，只有寫端進程退出才,讀端才能全部讀取出來）
<?php
$file = 'fifo_dalei';
if(!posix_access($file,POSIX_F_OK)){
if(posix_mkfifo($file,0666)){
}
}
$fd = fopen($file,'r');
//設(shè)置非阻塞讀
stream_set_blocking($fd,0);
while(1){
//讀取命名管道內(nèi)容，讀取長度限制為128字節(jié)
$data = fread($fd,128);
if($data){
fprintf(STDOUT,"pid=%d,data=%s\n",posix_getpid(),$data);
}
}
fclose($fd);
通過上面的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)了解了命名管道的用法與實現(xiàn)，當(dāng)然大家還可以自己動手嘗試編寫命名管道的多種組合方式。比如說，多個讀端，一個寫端，讀端是同時能讀取到寫入內(nèi)容還是，一個能獲取，一個獲取不到，又或者多個寫端一個讀端會發(fā)生什么情況，這些大家都可以自己實現(xiàn)看看，畢竟實踐出真知，不動手只聽別人說可不行哦！
到此這篇關(guān)于php超詳細講解命名管道的文章就介紹到這了,更多相關(guān)php命名管道內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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