进程管理：pipe系统调用与并发程序设计解析

"pipe系统调用说明-进程与并发程序设计" 在操作系统中，`pipe`系统调用是一种创建进程间通信（IPC）机制的方式，它允许数据在一个进程中产生并在另一个进程中消费。`pipe`创建了一个单向的通信通道，即FIFO（先进先出）缓冲区，通常用于父进程与子进程之间或者兄弟进程之间的通信。 `pipe`函数的声明如下： ```c int pipe(int fildes[2]); ``` 这个函数将创建一个管道，并将两个文件描述符`fildes[0]`和`fildes[1]`返回给调用者。`fildes[0]`是管道的读端，用于从管道中读取数据；而`fildes[1]`是写端，用于向管道写入数据。在管道中，数据是按照先进先出的顺序传递的。管道的默认大小通常是6KB，这意味着一旦缓冲区填满，后续的写操作将会阻塞，直到有读操作释放了缓冲区的空间。 在提供的代码示例中，我们看到一个简单的使用`pipe`的示例。首先，定义了`STD_INPUT`和`STD_OUTPUT`常量，分别代表标准输入（0）和标准输出（1）。然后，`pipe(fd)`创建了一个管道，并将文件描述符存储在数组`fd`中。`pipeline`函数被调用，它会根据传入的`process1`和`process2`字符串创建两个进程：一个是父进程，另一个是子进程。 在`pipeline`函数内部，`fork()`被用来创建子进程。如果`fork()`成功，它将返回两次，一次在父进程中，一次在子进程中。父进程关闭不需要的管道读端`fd[0]`和标准输出，然后使用`dup(fd[1])`将管道写端复制到标准输出，这样父进程的任何输出都会被写入管道。接着，父进程通过`execl`执行`process1`。 子进程则关闭不需要的管道写端`fd[1]`和标准输入，然后使用`dup(fd[0])`将管道读端复制到标准输入，这样子进程的输入将来自管道。最后，子进程也通过`execl`执行`process2`。 这个例子展示了如何使用管道来传递数据流，使得父进程的输出可以作为子进程的输入。这种方式在需要父进程和子进程之间交换信息的程序设计中非常常见。 并发与并行是计算机系统中处理多任务的方式。并发是指系统能够同时处理多个任务，但并不意味着这些任务是真正的同时执行。在单处理器系统中，通过时间片轮转的方式实现并发，使得每个任务看起来都在同一时间运行。而并行则指的是多个任务确实同时在多个处理器或硬件资源上执行。 进程是操作系统中执行程序的实例，拥有自己的内存空间、状态和控制流。进程有三种基本状态：运行、就绪和阻塞。进程调度负责根据各种算法决定哪个进程应该获得CPU的使用权。作业是用户提交给系统的任务，它可以包含多个作业步，每个作业步都有对应的程序和数据。 在操作系统中，进程控制块（PCB）用于存储关于进程的重要信息，如进程状态、内存信息、CPU寄存器等。当进程需要切换时，操作系统会保存和恢复这些信息。作业控制块（JCB）则用于保存作业的相关信息，便于作业调度和管理。 通过`pipe`系统调用和进程通信，我们可以构建复杂的并发程序，使多个进程协同工作，满足如编辑文档、聊天、浏览网页和播放音乐等多任务处理需求。