管道文件操作
管道文件
1. pipe
#include <unistd.h>
int pipe(int fildes[2]);
调用成功后，可以访问两个文件描述符，fildes[0]是用来读的文件描述符，而fildes[1]是用来写的文件描述符。
pipe仅允许单向通信，fildes[0]只用来读，fildes[1]只用来写。若要双向通信，必须创建两组管道。
在实际使用中，通过创建一个子进程，然后一个进程写，一个进程读来使用。
必须在fork()前调用pipe()，否则子进程不会继承文件描述符。两个进程不共享祖先进程，就不能使用pipe。但是可以使用命名管道。
当管道进行写入操作的时候，如果写入的数据小于128K则是原子的，如果大于128K字节，缓冲区的数据将被连续地写入
管道，直到全部数据写完为止，如果没有进程读取数据，则将一直阻塞。
虽然管道是一种特殊的文件，它的读写操作和普通文件的读写操作完全一样，但管道不是一个真实存在的文件，它只在内核中存储，而不存在于文件系统中。
2. dup2
int dup2(int oldfd, int newfd);
dup2将永oldfd文件描述符来代替newfd文件描述符，同时关闭newfd文件描述符。也就是说，所有指向newfd的操作都转到oldfd上面。
3. 命名管道FIFO
命名管道又称先入先出队列，是一种特殊的管道，存在于文件系统中。其显著特点：
》命名管道可以用于任何两个进程间的通信，并不限制于两个进程同源。
》命名管道作为一种特殊的文件存放于文件系统中，而不是像管道一样存放于内核中。当进程对命名管道使用结束后，命名管道依然存在于文件系统中，除非对其进行删除，否则该命名管道不会消失。
和管道一样，命名管道也仅允许单向通信，若要双向通信，必须创建两组命名管道。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);
mode与创建普通文件的create()的mode相似，成功返回0，失败返回-1。
int mknod(char *pathname, mode_t mode, dev_t dev);
mknod不是一个专门用于创建命名管道的函数，参数pathname/mode和mkfifo相同，dev取0。成功0，失败-1。
shell命令创建命名管道：
mkfifo FIFO_TEST
mknod FIFO_TEST p
可以像普通文件一样，open/read/write/close fifo。
注：使用命名管道时，需要在两个进行通信的进程中分别打开命名管道。因此，当一个进程读打开（或写打开）一个fifo而没有其他进程写打开（或读打开）此fifo时，该进程就会阻塞，直到另一个进程写打开（或读打开）此fifo。
若要删除一个命名管道，使用unlink。
4. 使用注意
使用命名管道与管道的注意问题一样：
》向未打开或已经关闭的管道进行写操作，将产生SIGPIPE信号，write函数将errno设置为出错值。
》当一个进程从命名管道中读取数据时，如果命名管道中的全部数据读完了，read()认为读到了文件末尾，返回值为0。但有可能数据的写入并没有结束，写入命名管道的进程还有数据要传输。因此要分清楚是数据传输结束还是暂时无数据读取，如果是后者，则读取数据的进程应等待。
》系统定义的常量PIPE_BUF规定了命名管道缓冲的大小，当写入数据超过规定大小后，将会使数据发生交错。ulimit -a显示PIPE_BUF值（Ubuntu16.04）为512bytes * 8 = 4096 bytes。
POSIX.1规定当写入管道的长度小于PIPE_BUF字节时必须是原子的：即写入数据作为连续序列写入管道。 超过PIPE_BUF字节的写入可能是非原子的：内核可能会将数据与其他进程写入的数据交错。
POSIX.1要求PIPE_BUF至少为512字节。(在Linux上，PIPE_BUF为4096字节）。在实践中取决于文件描述符是否为非阻塞（O_NONBLOCK），管道中是否有多个写入器，以及n要写入的字节数：
n <= PIPE_BUF, O_NONBLOCK无效：原子的写入n个字节。如果管道当前的剩余空间不足以立即写入n个字节，就阻塞直到有足够的空间。
n <= PIPE_BUF, O_NONBLOCK有效：写入具有原子性，如果有足够的空间写入n个字节，write立即成功返回。否则一个都不写入，返回错误，并设置errno为EAGAIN。
n > PIPE_BUF, O_NONBLOCK无效：非原子写。可能会和其它的写进程交替写。write阻塞直到将n个字节写入管道。
n > PIPE_BUF, O_NONBLOCK有效：如果管道满，则write失败，返回错误，并将errno设置为 EAGIN。如果不满，则返回写入的字节数为1~n，即部分写入，写入时可能有其他进程穿插写入。
结论： 1、当要写入的数据量不大于PIPE_BUF时，linux将保证写入的原子性。 2、当要写入的数据量大于PIPE_BUF时，linux将不再保证写入的原子性。
