php超詳細講解命名管道
進程間為什麼要通信
進程間通信的目的：
- 數據傳輸：一個 進程需要將它的數據 發送給另一個進程。
- 通知事件：一個進程需要向另一個或一組進程 發送消息，通知它（它們）發生瞭 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 。為瞭做到這一點，需要內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。
進程間通信本質上是進程與進程之間交換數據的手段。
進程如何實現通信
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核，也就是說操作內核提供一個緩沖區，用戶進程操作這個緩沖區【讀寫數據】來實現通信。
常見進程通信方式
今天我們要學習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，它的特點是隻能用於具有共同祖先的進程（具有親緣關系的進程）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建，然後該進程調用fork，此後父、子進程之間就可應用該管道。
對於匿名管道，它的通信范圍是存在父子關系的進程。因為管道沒有實體，也就是沒有管道文件，隻能通過 fork 來復制父進程 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兩個不相關進程之間進行數據交互，也能實現父子進程之間數據交互。命名管道是一種特殊類型的文件,有實體
對於命名管道，它可以在不相關的進程間也能相互通信。因為命名管道，提前創建瞭一個類型為管道的設備文件，在進程裡隻要使用這個設備文件，就可以相互通信。
由於php擴展並沒有提供匿名管道的封裝，隻提供瞭命名管道的，所有我們先不講匿名管道，有興趣的自行瞭解
命名管道實現
不管是匿名管道還是命名管道，進程寫入的數據都是緩存在內核中，另一個進程讀取數據時候自然也是從內核中獲取，同時通信數據都遵循先進先出原則，類似於隊列
posix_mkfifo函數
php 通過 posix_mkfifo 函數創建命名管道文件
<?php
//定義管道文件
$file = 'fifo_dalei';
//posix_access() 函數檢測管道文件是否存在，如果不存在使用posix_mkfifo() 函數創建一個命名管道文件
if(!posix_access($file, POSIX_F_OK)){
if(posix_mkfifo($file,0666)){
echo "命名管道創建成功\n";
}
}
執行代碼我們就得到瞭創建出來的管道文件 fifo_dalei ,我們查看文件權限位以 p 開頭就表示這個文件是一個管道文件，當然我們也可以使用 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終端負責讀命名管道中的數據，B終端負責往命名管道寫入數據
我們通過 cat 命令 讀取命名管道，如果命名管道沒有數據 cat fifo_dalei 命令會阻塞住，直到有數據寫入命名管道，cat fifo_dalei 才會輸出數據內容並結束，反過來如果先將數據寫入命名管道，卻沒有另一個進程讀取命名管道的內容，寫入命令依然會阻塞。
由此可以發現，管道這種通信方式效率低，不適合進程間頻繁地交換數據。當然，它的好處，自然就是簡單，同時也我們很容易得知管道裡的數據已經被另一個進程讀取瞭。
那麼在php中我們如何使用命名管道文件呢，下面我們以父子進程通信為例
<?php
// 定義命名管道文件
$file = 'fifo_dalei';
// posix_access 函數檢測當前文件是否存在
if(!posix_access($file, POSIX_F_OK)){
//posix_mkfifo 函數創建命名管道
if(posix_mkfifo($file,0666)){
echo "命名管道創建成功\n";
}
}
// fork 創建子進程
$pid = pcntl_fork();
if($pid == 0){//子進程執行邏輯
// 用讀方式打開命名管道，需要註意的是如果命名管道內沒有數據，fopen 函數會阻塞
$fd = fopen($file, 'r');
// fread 函數 讀取命名管道，10個字節長度數據
$data = fread($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');
// 往命名管道寫入數據 '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(),$len);
// 關閉管道文件
fclose($fd);
//回收執行完畢退出子進程，防止僵屍進程
$pid = pcntl_wait($status);
if($pid > 0){
fprintf(STDOUT,"exit process pid = %d\n",$pid);
}
分析上面代碼，首先父進程32023 寫入數據dalei到命名管道，子進程 32024 讀取命名管道中父進程寫入的數據，然後 32024 子進程退出。
需要註意的是 fopen() 函數打開命名管道必須讀端寫端都打開，不然 fopen() 函數會阻塞
上面我們通過命令操作管道發現，管道內必須有內容，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 不停循環讀取管道內容，但是寫數據端寫入一次會發生什麼事情呢？
<?php
// 定義命名管道文件
$file = 'fifo_dalei';
// posix_access 函數檢測當前文件是否存在
if(!posix_access($file, POSIX_F_OK)){
//posix_mkfifo 函數創建命名管道
if(posix_mkfifo($file,0666)){
echo "命名管道創建成功\n";
}
}
// fork 創建子進程
$pid = pcntl_fork();
if($pid == 0){//子進程執行邏輯
// 用讀方式打開命名管道，需要註意的是如果命名管道內沒有數據，fopen 函數會阻塞
$fd = fopen($file, 'r');
while(1){
// fread 函數 讀取命名管道，10個字節長度數據
$data = fread($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');
// 往命名管道寫入數據 '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(),$len);
// 關閉管道文件
#fclose($fd);
//回收執行完畢退出子進程，防止僵屍進程
$pid = pcntl_wait($status);
if($pid > 0){
fprintf(STDOUT,"exit process pid = %d\n",$pid);
}
通過運行上面代碼，當父進程隻寫入一次，子進程循環讀，由於命名管道內無數據會造成 fread() 函數阻塞，無法往下執行也就無法打印出 hello，如何以非阻塞的方式讀取數據呢？
下面我們就來介紹 stream_set_blocking() 函數實現非阻塞讀命名管道，即命名管道無數據立即返回，並不會阻塞在fread() 函數
<?php
// 定義命名管道文件
$file = 'fifo_dalei';
// posix_access 函數檢測當前文件是否存在
if(!posix_access($file, POSIX_F_OK)){
//posix_mkfifo 函數創建命名管道
if(posix_mkfifo($file,0666)){
echo "命名管道創建成果\n";
}
}
// fork 創建子進程
$pid = pcntl_fork();
if($pid == 0){//子進程執行邏輯
// 用讀方式打開命名管道，需要註意的是如果命名管道內沒有數據，fopen 函數會阻塞
$fd = fopen($file, 'r');
//設置非阻塞讀取命名管道
stream_set_blocking($fd,0);
while(1){
// fread 函數 讀取命名管道，10個字節長度數據
$data = fread($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');
// 往命名管道寫入數據 '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(),$len);
// 關閉管道文件
#fclose($fd);
//回收執行完畢退出子進程，防止僵屍進程
$pid = pcntl_wait($status);
if($pid > 0){
fprintf(STDOUT,"exit process pid = %d\n",$pid);
}
還有個需要註意的知識點，當寫端寫入數據的過程中，如果讀端退出，寫入數據將失敗，並且產生中斷信號 SIGPIPE, 下面是實驗代碼
<?php
// 定義命名管道文件
$file = 'fifo_dalei';
// posix_access 函數檢測當前文件是否存在
if(!posix_access($file, POSIX_F_OK)){
//posix_mkfifo 函數創建命名管道
if(posix_mkfifo($file,0666)){
echo "命名管道創建成果\n";
}
}
// 安裝信號處理器,處理捕獲信號
pcntl_signal(SIGPIPE,function($signo){
fprintf(STDOUT,"signo=%d\n",$signo);
});
// fork 創建子進程
$pid = pcntl_fork();
if($pid == 0){//子進程執行邏輯
// 用讀方式打開命名管道，需要註意的是如果命名管道內沒有數據，fopen 函數會阻塞
$fd = fopen($file, 'r');
//設置非阻塞讀取命名管道
stream_set_blocking($fd,0);
$i = 0;
while(1){
// fread 函數 讀取命名管道，10個字節長度數據
$data = fread($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（沒有這個函數，信號無法被捕獲）
pcntl_signal_dispatch();
// 往命名管道寫入數據 '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(),$len);
sleep(2);
}
// 關閉管道文件
fclose($fd);
//回收執行完畢退出子進程，防止僵屍進程
$pid = pcntl_wait($status);
if($pid > 0){
fprintf(STDOUT,"exit process pid = %d\n",$pid);
}
通過分析代碼我們得知，我們定義瞭一個 $i 變量 用於累加，當累加數大於2，也就是read執行超過兩次後讀進程退出，寫進程write將無法再向命名管道寫入數據，並且產生信號數為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){
//獲取終端輸入數據，大小限制1280字節
$data = fgets(STDIN,1280);
// 寫入數據到命名管道，數據長度限制為10個字節
$len = fwrite($fd,$data,10);
fprintf(STDOUT,"pid=%d, write len = %d\n",posix_getpid(),$len);
}
fclose($fd);
讀端 （一定要設置非阻塞讀，不然寫端，寫入數據讀端無法讀取，隻有寫端進程退出才,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');
//設置非阻塞讀
stream_set_blocking($fd,0);
while(1){
//讀取命名管道內容，讀取長度限制為128字節
$data = fread($fd,128);
if($data){
fprintf(STDOUT,"pid=%d,data=%s\n",posix_getpid(),$data);
}
}
fclose($fd);
通過上面的學習，我們已經瞭解瞭命名管道的用法與實現，當然大傢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生什麼情況，這些大傢都可以自己實現看看，畢竟實踐出真知，不動手隻聽別人說可不行哦！
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