命名管道FIFO和mkfifo函数

进程间通讯必须经过内核提供的通道，并且必须有一种办法在进程中标识内核提供的某个通道，前面讲过的匿名管道是用打开的文件描述符来标识的。若是要互相通讯的几个进程没有从公共祖先那里继承文件描述符，它们怎么通讯呢？内核提供一条通道不成问题，问题是如何标识这条通道才能使各进程均可以访问它？文件系统中的路径名是全局的，各进程均可以访问，所以能够用文件系统中的路径名来标识一个IPC通道。

FIFO和UNIX Domain Socket这两种IPC机制都是利用文件系统中的特殊文件来标识的。

FIFO文件在磁盘上没有数据块，仅用来标识内核中的一条通道，如 prw-rw-r-- 1 simba simba      0 May 21 10:13 p2，文件类型标识为p表示FIFO，文件大小为0。各进程能够打开这个文件进行read/write，其实是在读写内核通道（根本缘由在于这个file结构体所指向的read、write函数和常规文件不同），这样就实现了进程间通讯。UNIX Domain Socket和FIFO的原理相似，也须要一个特殊的socket文件来标识内核中的通道，例如/run目录下有不少系统服务的socket文件：

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

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

文件类型s表示socket，这些文件在磁盘上也没有数据块。

1、命名管道（FIFO）

匿名管道应用的一个限制就是只能在具备共同祖先（具备亲缘关系）的进程间通讯。
若是咱们想在不相关的进程之间交换数据，可使用FIFO文件来作这项工做，它常常被称为命名管道。

命名管道能够从命令行上建立，命令行方法是使用下面这个命令：
$ mkfifo filename
命名管道也能够从程序里建立，相关函数有：
int mkfifo(const char *filename,mode_t mode);

2、命名管道和匿名管道

匿名管道由pipe函数建立并打开。
命名管道由mkfifo函数建立，打开用open。
FIFO（命名管道）与pipe（匿名管道）之间惟一的区别在它们建立与打开的方式不一样，这些工做完成以后，它们具备相同的语义。

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、命名管道的打开规则

若是当前打开操做是为读而打开FIFO时
O_NONBLOCK disable：阻塞直到有相应进程为写而打开该FIFO
O_NONBLOCK enable：马上返回成功
若是当前打开操做是为写而打开FIFO时
O_NONBLOCK disable：阻塞直到有相应进程为读而打开该FIFO
O_NONBLOCK enable：马上返回失败，错误码为ENXIO

须要注意的是打开的文件描述符默认是阻塞的，你们能够写两个很简单的小程序测试一下，主要也就一条语句

int fd = open("p2", O_WRONLY); 假设p2是命名管道文件，把打开标志换成 O_RDONLY 就是另外一个程序了，能够先运行RD程序，此时会阻塞，再在另外一个窗口运行WR程序，此时两个程序都会从open返回成功。非阻塞时也不难测试，open时增长标志位就能够了。

须要注意的是 命令管道与匿名管道的读写规则是同样的，参见这里。

下面示例命名管道完成拷贝文件的功能：

 

 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函数建立一个命名管道文件tp，将Makefile 的文件都读取到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; }

 

能够看到跟上面的程序是相反的，即从tp读取到Makefile2，完成拷贝文件的功能，这里用到了一个unlink函数，属于inode_operations系列的一个函数，即inode引用计数减1，当引用计数为0且进程已经关闭文件描述符时，文件将被删除。

参考：《APUE》