命名管道FIFO和mkfifo函數

進程間通訊必須經過內核提供的通道，並且必須有一種辦法在進程中標識內核提供的某個通道，前面講過的匿名管道是用打開的文件描述符來標識的。若是要互相通訊的幾個進程沒有從公共祖先那裏繼承文件描述符，它們怎麼通訊呢？內核提供一條通道不成問題，問題是如何標識這條通道才能使各進程均可以訪問它？文件系統中的路徑名是全局的，各進程均可以訪問，所以能夠用文件系統中的路徑名來標識一個IPC通道。

FIFO和UNIX Domain Socket這兩種IPC機制都是利用文件系統中的特殊文件來標識的。

FIFO文件在磁盤上沒有數據塊，僅用來標識內核中的一條通道，如 prw-rw-r-- 1 simba simba      0 May 21 10:13 p2，文件類型標識爲p表示FIFO，文件大小爲0。各進程能夠打開這個文件進行read/write，其實是在讀寫內核通道（根本緣由在於這個file結構體所指向的read、write函數和常規文件不同），這樣就實現了進程間通訊。UNIX Domain Socket和FIFO的原理相似，也須要一個特殊的socket文件來標識內核中的通道，例如/run目錄下有不少系統服務的socket文件：

srw-rw-rw- 1 root       root          0 May 21 09:59 acpid.socket

....................

文件類型s表示socket，這些文件在磁盤上也沒有數據塊。

1、命名管道（FIFO）

匿名管道應用的一個限制就是隻能在具備共同祖先（具備親緣關係）的進程間通訊。
若是咱們想在不相關的進程之間交換數據，可使用FIFO文件來作這項工做，它常常被稱爲命名管道。

命名管道能夠從命令行上建立，命令行方法是使用下面這個命令：
$ mkfifo filename
命名管道也能夠從程序裏建立，相關函數有：
int mkfifo(const char *filename,mode_t mode);

2、命名管道和匿名管道

匿名管道由pipe函數建立並打開。
命名管道由mkfifo函數建立，打開用open。
FIFO（命名管道）與pipe（匿名管道）之間惟一的區別在它們建立與打開的方式不一樣，這些工做完成以後，它們具備相同的語義。

The  only difference between pipes and FIFOs is the manner in which they are created and opened.  Once these tasks have been accomplished, I/O on pipes and FIFOs has exactly the same semantics.

3、命名管道的打開規則

若是當前打開操做是爲讀而打開FIFO時
O_NONBLOCK disable：阻塞直到有相應進程爲寫而打開該FIFO
O_NONBLOCK enable：馬上返回成功
若是當前打開操做是爲寫而打開FIFO時
O_NONBLOCK disable：阻塞直到有相應進程爲讀而打開該FIFO
O_NONBLOCK enable：馬上返回失敗，錯誤碼爲ENXIO

須要注意的是打開的文件描述符默認是阻塞的，你們能夠寫兩個很簡單的小程序測試一下，主要也就一條語句

int fd = open("p2", O_WRONLY); 假設p2是命名管道文件，把打開標誌換成 O_RDONLY 就是另外一個程序了，能夠先運行RD程序，此時會阻塞，再在另外一個窗口運行WR程序，此時兩個程序都會從open返回成功。非阻塞時也不難測試，open時增長標誌位就能夠了。

須要注意的是 命令管道與匿名管道的讀寫規則是同樣的，參見這裏。

下面示例命名管道完成拷貝文件的功能：

 

 C++ Code 

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/*************************************************************************     > File Name: process_.c     > Author: Simba     > Mail: dameng34@163.com     > Created Time: Sat 23 Feb 2013 02:34:02 PM CST  ************************************************************************/ #include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<unistd.h> #include<fcntl.h> #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #include<string.h> #include<signal.h> #define ERR_EXIT(m) \     do { \         perror(m); \         exit(EXIT_FAILURE); \     } while(0) int main(int argc, char *argv[]) {     mkfifo("tp", 0644);     int infd = open("Makefile", O_RDONLY);     if (infd == -1)         ERR_EXIT("open error");     int outfd;     outfd = open("tp", O_WRONLY);     if (outfd == -1)         ERR_EXIT("open error");     char buf[1024];     int n;     while ((n = read(infd, buf, 1024)) > 0)         write(outfd, buf, n);     close(infd);     close(outfd);     return 0; }

程序使用mkfifo函數建立一個命名管道文件tp，將Makefile 的文件都讀取到tp文件中。

 

 C++ Code 

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/*************************************************************************     > File Name: process_.c     > Author: Simba     > Mail: dameng34@163.com     > Created Time: Sat 23 Feb 2013 02:34:02 PM CST  ************************************************************************/ #include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<unistd.h> #include<fcntl.h> #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #include<string.h> #include<signal.h> #define ERR_EXIT(m) \     do { \         perror(m); \         exit(EXIT_FAILURE); \     } while(0) int main(int argc, char *argv[]) {     int outfd = open("Makefile2", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);     if (outfd == -1)         ERR_EXIT("open error");     int infd;     infd = open("tp", O_RDONLY);     if (infd == -1)         ERR_EXIT("open error");     char buf[1024];     int n;     while ((n = read(infd, buf, 1024)) > 0)         write(outfd, buf, n);     close(infd);     close(outfd);     unlink("tp"); // delete a name and possibly the file it refers to     return 0; }

 

能夠看到跟上面的程序是相反的，即從tp讀取到Makefile2，完成拷貝文件的功能，這裏用到了一個unlink函數，屬於inode_operations系列的一個函數，即inode引用計數減1，當引用計數爲0且進程已經關閉文件描述符時，文件將被刪除。

參考：《APUE》