linux有名管道fifo,进程间通信

时间:2022-06-11 15:12:50

命名管道(FIFO)不同于无名管道之处在于它提供了一个路径名与之关联,以 FIFO 的文件形式存在于文件系统中,这样,即使与 FIFO 的创建进程不存在亲缘关系的进程,只要可以访问该路径,就能够彼此通过 FIFO 相互通信,因此,通过 FIFO 不相关的进程也能交换数据。

 

命名管道(FIFO)和无名管道(pipe)有一些特点是相同的,不一样的地方在于:

 

1、FIFO 在文件系统中作为一个特殊的文件而存在,但 FIFO 中的内容却存放在内存中。

2、当使用 FIFO 的进程退出后,FIFO 文件将继续保存在文件系统中以便以后使用。

3、FIFO 有名字,不相关的进程可以通过打开命名管道进行通信。

 


int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);用于创建一个管道


int open(const char *pathname, int flags);用于打开一个管道

打开FIFO文件和普通文件的区别有2点:

 

第一个是不能以O_RDWR模式打开FIFO文件进行读写操作。这样做的行为是未定义的。

因为我们通常使用FIFO只是为了单向传递数据,所以没有必要使用这个模式。

如果确实需要在程序之间双向传递数据,最好使用一对FIFO或管道,一个方向使用一个。或者采用先关闭在重新打开FIFO的方法来明确改变数据流的方向。

第二是对标志位的O_NONBLOCK选项的用法。

使用这个选项不仅改变open调用的处理方式,还会改变对这次open调用返回的文件描述符进行的读写请求的处理方式。

O_RDONLY、O_WRONLY和O_NONBLOCK标志共有四种合法的组合方式:

  • flags=O_RDONLY:open将会调用阻塞,除非有另外一个进程以写的方式打开同一个FIFO,否则一直等待。
  • flags=O_WRONLY:open将会调用阻塞,除非有另外一个进程以读的方式打开同一个FIFO,否则一直等待。
  • flags=O_RDONLY|O_NONBLOCK:如果此时没有其他进程以写的方式打开FIFO,此时open也会成功返回,此时FIFO被读打开,而不会返回错误。
  • flags=O_WRONLY|O_NONBLOCK:立即返回,如果此时没有其他进程以读的方式打开,open会失败打开,此时FIFO没有被打开,返回-1。

open函数调用中的参数标志O_NONBLOCK会影响FIFO的读写操作。

规则如下:

  • 对一个空的阻塞的FIFO的read调用将等待,直到有数据可以读的时候才继续执行/
  • 对一个空的非阻塞的FIFO的read调用立即返回0字节。
  • 对一个完全阻塞的FIFO的write调用将等待,直到数据可以被写入时才开始执行。
    • 系统规定:如果写入的数据长度小于等于PIPE_BUF字节,那么或者写入全部字节,要么一个字节都不写入。

注意这个限制的作用:
当只使用一个FIF并允许多个不同的程序向一个FIFO读进程发送请求的时候,为了保证来自不同程序的数据块 不相互交错,即每个操作都原子化,这个限制就很重要了。如果能够包子所有的写请求是发往一个阻塞的FIFO的,并且每个写请求的数据长父小于等于PIPE_BUF字节,系统就可以确保数据绝不会交错在一起。通常将每次通过FIFO传递的数据长度限制为PIPE_BUF是一个好办法。

  • 在非阻塞的write调用情况下,如果FIFO 不能接收所有写入的数据,将按照下面的规则进行:
    • 请求写入的数据的长度小于PIPE_BUF字节,调用失败,数据不能被写入。
    • 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。

其中。PIPE_BUF是FIFO的长度,它在头文件limits.h中被定义。在linux或其他类UNIX系统中,它的值通常是4096字节。

 

上面都是网上找的资料,有时间再整理吧,下面是自己写的一个测试代码:

write.c

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

#define FIFO_NAME "/tmp/myfifo"
int main(){
	if(access(FIFO_NAME,F_OK) != 0){//如果文件存在
		int err = mkfifo(FIFO_NAME,0777);
		if(err != 0){
			perror("Create fifo failed");
			return -1;
		}
	}
	printf("create fifo succeed!\n");
	int fifo_fd = open(FIFO_NAME,O_WRONLY);
	printf("open fifo succeed!\n");
	if(fifo_fd < 0){
		printf("open fifo failed!\n");
		return -1;
	}
	int i = 1;
	for(;i < 100; i++){
		if(write(fifo_fd,&i,sizeof(int)) != -1)
			sleep(1);
		else
			perror("Write failed");
	}
	printf("write succeed: %d\n",i);
	close(fifo_fd);
	return 0;
	
}

  

read.c

 

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

#define FIFO_NAME "/tmp/myfifo"
int main(){
	int fifo_fd = open(FIFO_NAME,O_RDONLY | O_NONBLOCK ); 
	if(fifo_fd < 0){
		printf("open fifo failed!\n");
		return -1;
	}
	int i;
	sleep(5);
	while(1){
		int size = read(fifo_fd,&i,sizeof(int));
		if(size > 0)
			printf("读到:%d\n",i);
	}
	close(fifo_fd);
	return 0;
	
}

  通信过程中,当所有读进程退出后,写进程向命名管道内写数据时,写进程也会(收到 SIGPIPE 信号)退出。

  本例子中,写进程退出后,读进程继续循环,当再次有写进程启动时,读进程就会再次读到数据。