《Linux 进程间通信》命名管道：FIFO

命名管道的主要用途：不相关的进程之间交换数据。

 

命令行上创建命名管道：

$ mkfifo filename

 

 程序中创建命名管道：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

int mkfifo(const char *filename, mode_t mode);

备注：#include <sys/types.h>是unix/linux系统的基本系统数据类型的头文件，含有size_t，time_t，pid_t等类型。

　　　#include<sys/stat.h>是unix/linux系统定义文件状态所在的伪标准头文件。

 

例程：创建一个fifo命名管道

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int res;

    res = mkfifo("./fifo", 0777);
    if(res == 0)
    {
        printf("fifo created\n");
    }

    exit(exit_success);

}

备注：文件权限方面的知识有点模糊，需要回顾。

 

$ ls -lf(f选项会在显示目录条目时，在目录后加一个符号“/”表示文件夹 “|”表示管道)
prwxr-xr-x 1 root root     0 12月 17 17:02 fifo|

创建出来的fifo管道如上图所示，其中第一个字符p表示这是一个管道，其中最后一个|符号是由ls命令的-f选项所添加，也表示它是一个管道。

fifo是以命名文件的形式存在，而不是打开的文件描述符，所以在对它进行读写操作之前必须先打开它。而且，对于fifo来说，传递给open函数的第一个参数一定是一个fifo的路径名，而不是一个文件名。

 

使用open打开fifo文件

1.fifo命名管道不能以o_rdwr的模式打开，会产生二义性。（通常使用fifo只是为了单向传递数据）

2.如果确定需要程序之间双向传递数据。①最好使用一对fifo或者管道，一个方向使用一个②采用先关闭再重新打开fifo的方法来明确地改变数据流的去向（不常用）。

3.打开fifo文件和打开普通文件的另一点区别是：对open_flag（open的第二个参数）的o_nonblock的用法。

• open(const char *path, o_rdonly)；

在这种情况下，open调用将阻塞，除非有一个进程以写方式打开一个fifo，否则它是不会返回。

• open(const char *path, o_rdonly | o_nonblock);

即使没有其他进程以写方式打开fifo，open调用也会成功并且立即返回。

• open(const char *path, wronly);

在这种情况下，open调用将阻塞，直到有一个进程以读方式打开进程。

• open(const char *path,  wronly | o_nonblock);

这个函数调用总是立刻返回，但如果没有进程以读方式打开fifo文件，open调用将返回一个错误-1并且fifo也不会被打开。如果确实有一个进程以读方式打开fifo文件，那么我们就我再可以通过它返回的文件描述符对这个fifo文件进行写操作。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h> /* using string */
#include <fcntl.h> /* o_rdonly in this file */

#define file_name "/home/test/readfifo"

int main(int argc, char *argv[])
{
    int res;
    
    if(access(file_name, f_ok) == -1)
    {
        res = mkfifo(file_name, 0777);

        if(res != 0)
        {
            printf("the fifo file could not create\n");
            exit(exit_failure);
        }
    }

    printf("read fifo file create successfull \n");

    open(file_name, o_rdonly | o_nonblock);

    printf("open the read fifo file is success \n");

    exit(exit_success);
}

备注：string.h在使用到字符数组时需要使用。

　       fcntl.h是unix标准中通用的头文件，其中包含相关函数有open，fcntl，shutdown，unlink，fclose等。与unistd.h相比，后者定义了更多的函数原型。

在open的函数调用中，如果是非阻塞。

read fifo file create successfull 

open the read fifo file is success 

 

在open的函数调用中，如果是阻塞，即没有使用o_nonblock

read fifo file create successfull 

就会阻塞在open函数上，然后等待写进程打开这个函数，然后才会返回。

 注意：linux中进程被阻塞时，并不消耗cpu资源。

 

对fifo进行读写操作

如果在open函数使用了o_nonblock模式，会影响到对fifo的read和write调用。

• 对一个空的、阻塞的fifo（即没有用o_nonblock标志打开的）的read调用将等待，直到有数据可以读时才继续执行。
• 对一个空的、非阻塞的fifo的read调用将立刻返回0字节。
• 对一个完全阻塞fifo的write调用将等待，知道数据可以被写入才继续执行，如果fifo不能接受所有写入数据，将按照下面的规则执行：①如果请求写入的数据长度小于等于pipe_buf字节，调用失败，数据不能写入。（表示有空间，但是不能写入，出现问题）。②如果请求写入的数据的长度大于pipe_buf字节，将写入部分数据，返回实际写入的字节数，返回值也可能是0（表示只是fifo的空间不足，先写入部分数据）。

注意：pipe_buf是系统对fifo的一个数据长度的限制，通常在头文件limits.h可以找到它，通常值为4096字节，也有特例。系统规定：在一个以o_wronly方式（即阻塞方式）打开的fifo中，如果写入的数据长度小于等于pipe_buf，要么全部一次性写入，要么一个字节也不写入。

基于“注意”中的描述，如果出现一种情况：多个程序向一个fifo中写入数据的时候，为了保证这些写入的数据不会相互交错重叠，那么就要求每次写入的数据长度要小于等于pipe_buf字节。