linux进程间通信-有名管道(FIFO)

有名管道(FIFO

命名管道也被称为FIFO文件,是一种特殊的文件。由于linux所有的事物都可以被视为文件,所以对命名管道的使用也就变得与文件操作非常统一。

(1)创建命名管道

 用如下两个函数中的其中一个,可以创建命名管道。

 

#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是指文件名,而mode是指定文件的读写权限。mknod是比较老的函数,而使用mkfifo函数更加简单和规范,所以建议用mkfifo

 

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

 

(2)打开命名管道

和打开其他文件一样,可以用open来打开。通常有四种方法:

有两点要注意:

1、就是程序不能以O_RDWR(读写)模式打开FIFO文件进行读写操作,而其行为也未明确定义,因为如一个管道以读/写方式打开,进程就会读回自己的输出,同时我们通常使用FIFO只是为了单向的数据传递。

2、就是传递给open调用的是FIFO的路径名,而不是正常的文件。(如:const char *fifo_name = "/tmp/my_fifo"; )

3、第二个参数中的选项O_NONBLOCK,选项O_NONBLOCK表示非阻塞,加上这个选项后,表示open调用是非阻塞的,如果没有这个选项,则表示open调用是阻塞的。

3)阻塞问题

对于以只读方式(O_RDONLY)打开的FIFO文件,如果open调用是阻塞的(即第二个参数为O_RDONLY),除非有一个进程以写方式打开同一个FIFO,否则它不会返回;如果open调用是非阻塞的的(即第二个参数为O_RDONLY | O_NONBLOCK),则即使没有其他进程以写方式打开同一个FIFO文件,open调用将成功并立即返回。

对于以只写方式(O_WRONLY)打开的FIFO文件,如果open调用是阻塞的(即第二个参数为O_WRONLY),open调用将被阻塞,直到有一个进程以只读方式打开同一个FIFO文件为止;如果open调用是非阻塞的(即第二个参数为O_WRONLY | O_NONBLOCK),open总会立即返回,但如果没有其他进程以只读方式打开同一个FIFO文件,open调用将返回-1,并且FIFO也不会被打开。

(4)使用FIFO实现进程间的通信

管道的写入端从一个文件读出数据,然后写入写管道。管道的读取端从管道读出后写到文件中。

写入端代码: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); }

管道读取端: 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)命名管道的安全问题

有一种情况是:一个FIFO文件,有多个进程同时向同一个FIFO文件写数据,而只有一个读FIFO进程在同一个FIFO文件中读取数据时,会发生数据块的相互交错。不同进程向一个FIFO读进程发送数据是很普通的情况。这个问题的解决方法,就是让写操作的原子化。系统规定:在一个以O_WRONLY(即阻塞方式)打开的FIFO中, 如果写入的数据长度小于等待PIPE_BUF,那么或者写入全部字节,或者一个字节都不写入。如果所有的写请求都是发往一个阻塞的FIFO的,并且每个写记请求的数据长度小于等于PIPE_BUF字节,系统就可以确保数据决不会交错在一起。

posted @ 2014-10-21 11:00  xyecho  阅读(24888)  评论(0编辑  收藏