linux系統(tǒng)中的有名管道（FIFO）

無名管道應(yīng)用的一個重大限制是它沒有名字，因此，只能用于具有親緣關(guān)系的進程間通信，在有名管道（named pipe或FIFO）提出后，該限制得到了克服。FIFO不同于管道之處在于它提供一個路徑名與之關(guān)聯(lián)，以FIFO的文件形式存在于文件系統(tǒng)中。這樣，即使與FIFO的創(chuàng)建進程不存在親緣關(guān)系的進程，只要可以訪問該路徑，就能夠彼此通過FIFO相互通信（能夠訪問該路徑的進程以及FIFO的創(chuàng)建進程之間），因此，通過FIFO不相關(guān)的進程也能交換數(shù)據(jù)。值得注意的是，F(xiàn)IFO嚴(yán)格遵循先進先出（first in first out），對管道及FIFO的讀總是從開始處返回數(shù)據(jù)，對它們的寫則把數(shù)據(jù)添加到末尾。它們不支持諸如lseek()等文件定位操作。
管道的緩沖區(qū)是有限的（管道制存在于內(nèi)存中，在管道創(chuàng)建時，為緩沖區(qū)分配一個頁面大?。?br>管道所傳送的是無格式字節(jié)流，這就要求管道的讀出方和寫入方必須事先約定好數(shù)據(jù)的格式，比如多少字節(jié)算作一個消息（或命令、或記錄）等等

FIFO往往都是多個寫進程，一個讀進程。

FIFO的打開規(guī)則：

如果當(dāng)前打開操作是為讀而打開FIFO時，若已經(jīng)有相應(yīng)進程為寫而打開該FIFO，則當(dāng)前打開操作將成功返回；否則，可能阻塞直到有相應(yīng)進程為寫而打開該FIFO（當(dāng)前打開操作設(shè)置了阻塞標(biāo)志）；或者，成功返回（當(dāng)前打開操作沒有設(shè)置阻塞標(biāo)志）。

如果當(dāng)前打開操作是為寫而打開FIFO時，如果已經(jīng)有相應(yīng)進程為讀而打開該FIFO，則當(dāng)前打開操作將成功返回；否則，可能阻塞直到有相應(yīng)進程為讀而打開該FIFO（當(dāng)前打開操作設(shè)置了阻塞標(biāo)志）；或者，返回ENXIO錯誤（當(dāng)前打開操作沒有設(shè)置阻塞標(biāo)志）。

總之就是一句話，一旦設(shè)置了阻塞標(biāo)志，調(diào)用mkfifo建立好之后，那么管道的兩端讀寫必須分別打開，有任何一方未打開，則在調(diào)用open的時候就阻塞。

從FIFO中讀取數(shù)據(jù)：

約定：如果一個進程為了從FIFO中讀取數(shù)據(jù)而阻塞打開FIFO，那么稱該進程內(nèi)的讀操作為設(shè)置了阻塞標(biāo)志的讀操作。（意思就是我現(xiàn)在要打開一個有名管道來讀數(shù)據(jù)?。?/p>

如果有進程寫打開FIFO，且當(dāng)前FIFO內(nèi)沒有數(shù)據(jù)(可以理解為管道的兩端都建立好了，但是寫端還沒開始寫數(shù)據(jù)！)

則對于設(shè)置了阻塞標(biāo)志的讀操作來說，將一直阻塞（就是block住了，等待數(shù)據(jù)。它并不消耗CPU資源，這種進程的同步方式對CPU而言是非常有效率的。）

對于沒有設(shè)置阻塞標(biāo)志讀操作來說則返回-1，當(dāng)前errno值為EAGAIN，提醒以后再試。

對于設(shè)置了阻塞標(biāo)志的讀操作說（見上面的約定）
造成阻塞的原因有兩種

FIFO內(nèi)有數(shù)據(jù)，但有其它進程在讀這些數(shù)據(jù)

FIFO內(nèi)沒有數(shù)據(jù)。解阻塞的原因則是FIFO中有新的數(shù)據(jù)寫入，不論信寫入數(shù)據(jù)量的大小，也不論讀操作請求多少數(shù)據(jù)量。

讀打開的阻塞標(biāo)志只對本進程第一個讀操作施加作用，如果本進程內(nèi)有多個讀操作序列，則在第一個讀操作被喚醒并完成讀操作后，其它將要執(zhí)行的讀操作將不再阻塞，即使在執(zhí)行讀操作時，F(xiàn)IFO中沒有數(shù)據(jù)也一樣,此時，讀操作返回0。

注：如果FIFO中有數(shù)據(jù)，則設(shè)置了阻塞標(biāo)志的讀操作不會因為FIFO中的字節(jié)數(shù)小于請求讀的字節(jié)數(shù)而阻塞，此時，讀操作會返回FIFO中現(xiàn)有的數(shù)據(jù)量。

向FIFO中寫入數(shù)據(jù)：

約定：如果一個進程為了向FIFO中寫入數(shù)據(jù)而阻塞打開FIFO，那么稱該進程內(nèi)的寫操作為設(shè)置了阻塞標(biāo)志的寫操作。

對于設(shè)置了阻塞標(biāo)志的寫操作：

當(dāng)要寫入的數(shù)據(jù)量不大于PIPE_BUF時，linux將保證寫入的原子性。如果此時管道空閑緩沖區(qū)不足以容納要寫入的字節(jié)數(shù)，則進入睡眠，直到當(dāng)緩沖區(qū)中能夠容納要寫入的字節(jié)數(shù)時，才開始進行一次性寫操作。（PIPE_BUF ==>> /usr/include/linux/limits.h）

當(dāng)要寫入的數(shù)據(jù)量大于PIPE_BUF時，linux將不再保證寫入的原子性。FIFO緩沖區(qū)一有空閑區(qū)域，寫進程就會試圖向管道寫入數(shù)據(jù)，寫操作在寫完所有請求寫的數(shù)據(jù)后返回。

對于沒有設(shè)置阻塞標(biāo)志的寫操作：

當(dāng)要寫入的數(shù)據(jù)量大于PIPE_BUF時，linux將不再保證寫入的原子性。在寫滿所有FIFO空閑緩沖區(qū)后，寫操作返回。

當(dāng)要寫入的數(shù)據(jù)量不大于PIPE_BUF時，linux將保證寫入的原子性。如果當(dāng)前FIFO空閑緩沖區(qū)能夠容納請求寫入的字節(jié)數(shù)，寫完后成功返回；如果當(dāng)前FIFO空閑緩沖區(qū)不能夠容納請求寫入的字節(jié)數(shù)，則返回EAGAIN錯誤，提醒以后再寫；

簡單描述下上面設(shè)置了阻塞標(biāo)志的邏輯
設(shè)置了阻塞標(biāo)志

if (buf_to_write <= PIPE_BUF) //寫入的數(shù)據(jù)量不大于PIPE_BUF時thenif ( buf_to_write > system_buf_left )//保證寫入的原子性,要么一次性把buf_to_write全都寫完，要么一個字節(jié)都不寫！thenblock ;until ( buf_to_write <= system_buf_left );goto write ;elsewrite ;fielsewrite ; //不管怎樣，就是不斷寫，知道把緩沖區(qū)寫滿了才阻塞fi

管道寫端 pipe_read.c

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//pipe_read.c

#include ?
#include ?
#include ?
#include ?
#include ?
#include ?
#include ?
??
#define FIFO_NAME "/tmp/my_fifo" ?
#define BUFFER_SIZE PIPE_BUF ?
??
int?main()??
{??
? ??int?pipe_fd;??
? ??int?res;??
??
? ??int?open_mode?=?O_RDONLY;??
? ??char?buffer[BUFFER_SIZE?+?1];??
? ??int?bytes?=?0;??
??
? ??memset(buffer,?'\0',?sizeof(buffer));??
??
? ??printf("Process %d opeining FIFO O_RDONLY\n",?getpid());??
? ? pipe_fd?=?open(FIFO_NAME,?open_mode);??
? ??printf("Process %d result %d\n",?getpid(),?pipe_fd);??
??
? ??if?(pipe_fd?!=?-1)??
? ??{??
? ? ? ??do{??
? ? ? ? ? ? res?=?read(pipe_fd,?buffer,?BUFFER_SIZE);??
? ? ? ? ? ? bytes?+=?res;??
? ? ? ??printf("%d\n",bytes);
? ? ? ??}while(res?>?0);??
? ? ? ? close(pipe_fd);??
? ??}??
? ??else??
? ??{??
? ? ? ??exit(EXIT_FAILURE);??
? ??}??
??
? ??printf("Process %d finished, %d bytes read\n",?getpid(),?bytes);??
? ??exit(EXIT_SUCCESS);??
}

管道讀端 pipe_write.c

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//pipe_write.c

#include ?
#include ?
#include ?
#include ?
#include ?
#include ?
#include ?
??
#define FIFO_NAME "/tmp/my_fifo" ?
#define BUFFER_SIZE PIPE_BUF ?
#define TEN_MEG (1024 * 100) ?
??
int?main()??
{??
? ??int?pipe_fd;??
? ??int?res;??
? ??int?open_mode?=?O_WRONLY;??
??
? ??int?bytes?=?0;??
? ??char?buffer[BUFFER_SIZE?+?1];??
??
? ??if?(access(FIFO_NAME,?F_OK)?==?-1)??
? ??{??
? ? ? ? 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);??
??
? ?//sleep(20);
? ??if?(pipe_fd?!=?-1)??
? ??{??
? ? ? ??while?(bytes?<?TEN_MEG)??
? ? ? ??{??
? ? ? ? ? ? res?=?write(pipe_fd,?buffer,?BUFFER_SIZE);??
? ? ? ? ? ??if?(res?==?-1)??
? ? ? ? ? ??{??
? ? ? ? ? ? ? ??fprintf(stderr,?"Write error on pipe\n");??
? ? ? ? ? ? ? ??exit(EXIT_FAILURE);??
? ? ? ? ? ??}??
? ? ? ? ? ? bytes?+=?res;??
? ? ? ??printf("%d\n",bytes);
? ? ? ??}??
? ? ? ? close(pipe_fd);??
? ??}??
? ??else??
? ??{??
? ? ? ??exit(EXIT_FAILURE);??
? ??}??
??
? ??printf("Process %d finish\n",?getpid());??
? ??exit(EXIT_SUCCESS);??
}

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