linux處理序間通訊-有名管道（FIFO）

標籤：style   blog   color   io   os   ar   使用   for   sp   

有名管道（FIFO）

具名管道也被稱為FIFO檔案，是一種特殊的檔案。由於linux所有的事物都可以被視為檔案，所以對具名管道的使用也就變得與檔案操作非常統一。

（1）建立具名管道

 用如下兩個函數中的其中一個，可以建立具名管道。

 

#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>int mkfifo(const char *filename, mode_t mode);int mknod(const char *filename, mode_t mode | S_IFIFO, (dev_t)0);

filname是指檔案名稱，而mode是指定檔案的讀寫權限。mknod是比較老的函數，而使用mkfifo函數更加簡單和規範，所以建議用mkfifo。

 

open(const char *path, O_RDONLY);//1open(const char *path, O_RDONLY | O_NONBLOCK);//2open(const char *path, O_WRONLY);//3open(const char *path, O_WRONLY | O_NONBLOCK);//4

 

（2）開啟具名管道

和開啟其他檔案一樣，可以用open來開啟。通常有四種方法：

有兩點要注意:

1、就是程式不能以O_RDWR(讀寫)模式開啟FIFO檔案進行讀寫操作，而其行為也未明確定義，因為如一個管道以讀/寫方式開啟，進程就會讀回自己的輸出，同時我們通常使用FIFO只是為了單向的資料傳遞。

2、就是傳遞給open調用的是FIFO的路徑名，而不是正常的檔案。（如：const char *fifo_name = "/tmp/my_fifo"; ）

3、第二個參數中的選項O_NONBLOCK，選項O_NONBLOCK表示非阻塞，加上這個選項後，表示open調用是非阻塞的，如果沒有這個選項，則表示open調用是阻塞的。

（3）阻塞問題

對於以唯讀方式（O_RDONLY）開啟的FIFO檔案，如果open調用是阻塞的（即第二個參數為O_RDONLY），除非有一個進程以寫方式開啟同一個FIFO，否則它不會返回；如果open調用是非阻塞的的（即第二個參數為O_RDONLY | O_NONBLOCK），則即使沒有其他進程以寫方式開啟同一個FIFO檔案，open調用將成功並立即返回。

對於以唯寫方式（O_WRONLY）開啟的FIFO檔案，如果open調用是阻塞的（即第二個參數為O_WRONLY），open調用將被阻塞，直到有一個進程以唯讀方式開啟同一個FIFO檔案為止；如果open調用是非阻塞的（即第二個參數為O_WRONLY | O_NONBLOCK），open總會立即返回，但如果沒有其他進程以唯讀方式開啟同一個FIFO檔案，open調用將返回-1，並且FIFO也不會被開啟。

（4）使用FIFO實現進程間的通訊

管道的寫入端從一個檔案讀出資料，然後寫入寫管道。管道的讀取端從管道讀出後寫到檔案中。

寫入端代碼：fifowrite.c

 

#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <fcntl.h>#include <limits.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <stdio.h>#include <string.h> int main(){    const char *fifo_name = "/tmp/my_fifo";    int pipe_fd = -1;    int data_fd = -1;    int res = 0;    const int open_mode = O_WRONLY;    int bytes_sent = 0;    char buffer[PIPE_BUF + 1];    int bytes_read = 0;
    if(access(fifo_name, F_OK) == -1)    {        printf ("Create the fifo pipe.\n");        res = mkfifo(fifo_name, 0777);
        if(res != 0)        {            fprintf(stderr, "Could not create fifo %s\n", fifo_name);            exit(EXIT_FAILURE);        }    }    printf("Process %d opening FIFO O_WRONLY\n", getpid());    pipe_fd = open(fifo_name, open_mode);    printf("Process %d result %d\n", getpid(), pipe_fd);    if(pipe_fd != -1)    {        bytes_read = 0;        data_fd = open("Data.txt", O_RDONLY);        if (data_fd == -1)        {            close(pipe_fd);            fprintf (stderr, "Open file[Data.txt] failed\n");            return -1;        }        bytes_read = read(data_fd, buffer, PIPE_BUF);        buffer[bytes_read] = ‘\0‘;        while(bytes_read > 0)        {            res = write(pipe_fd, buffer, bytes_read);            if(res == -1)            {                fprintf(stderr, "Write error on pipe\n");                exit(EXIT_FAILURE);            }            bytes_sent += res;            bytes_read = read(data_fd, buffer, PIPE_BUF);            buffer[bytes_read] = ‘\0‘;        }        close(pipe_fd);        close(data_fd);    }    else        exit(EXIT_FAILURE);    printf("Process %d finished\n", getpid());    exit(EXIT_SUCCESS);}

管道讀取端： fiforead.c

#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <fcntl.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <limits.h>#include <string.h>int main(){    const char *fifo_name = "/tmp/my_fifo";    int pipe_fd = -1;    int data_fd = -1;    int res = 0;    int open_mode = O_RDONLY;    char buffer[PIPE_BUF + 1];    int bytes_read = 0;    int bytes_write = 0;    memset(buffer, ‘\0‘, sizeof(buffer));    printf("Process %d opening FIFO O_RDONLY\n", getpid());    pipe_fd = open(fifo_name, open_mode);    data_fd = open("DataFormFIFO.txt", O_WRONLY|O_CREAT, 0644);    

    if (data_fd == -1)    {        fprintf(stderr, "Open file[DataFormFIFO.txt] failed\n");        close(pipe_fd);        return -1;    }    printf("Process %d result %d\n",getpid(), pipe_fd);    if(pipe_fd != -1)    {        do        {            res = read(pipe_fd, buffer, PIPE_BUF);            bytes_write = write(data_fd, buffer, res);            bytes_read += res;        }while(res > 0);        close(pipe_fd);        close(data_fd);    }    else        exit(EXIT_FAILURE);     printf("Process %d finished, %d bytes read\n", getpid(), bytes_read);     exit(EXIT_SUCCESS);}

 

（5）具名管道的安全問題

有一種情況是：一個FIFO檔案，有多個進程同時向同一個FIFO檔案寫資料，而只有一個讀FIFO進程在同一個FIFO檔案中讀取資料時，會發生資料區塊的相互交錯。不同進程向一個FIFO讀進程發送資料是很普通的情況。這個問題的解決方案，就是讓寫操作的原子化。系統規定：在一個以O_WRONLY（即阻塞方式）開啟的FIFO中， 如果寫入的資料長度小於等待PIPE_BUF，那麼或者寫入全部位元組，或者一個位元組都不寫入。如果所有的寫請求都是發往一個阻塞的FIFO的，並且每個寫記請求的資料長度小於等於PIPE_BUF位元組，系統就可以確保資料決不會交錯在一起。

linux處理序間通訊-有名管道（FIFO）