IPC - 命名管道（fifo）- 使用

Posted 2021-06-27 Redamanc

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了IPC - 命名管道（fifo）- 使用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

命名管道-FIFO

命名管道

我们前面介绍了匿名管道（pipe），匿名管道实际上就是：内存上的一块缓存。
它的主要实现方式是借助于fork之后父进程和子进程会共享之前已经打开的文件描述符，并且父进程关闭fd[0]读端，子进程关闭fd[1]写端来实现的。

之所以说它是匿名管道，是因为，它在内核中开辟的缓存并没有一个名字。
那么，通过名字就能理解了，命名管道就是在内核中开辟的缓存有自己的名字了。

其实，这也就是命名管道和匿名管道之间的区别。
命名管道的本质和匿名管道是一样的，都是一块内存上的缓存。
但是不一样的是，命名管道在开辟缓存的同时，还会与之对应一个文件系统中的管道文件。
之后，我们通过对文件的处理（open、read、write）等，就可以操作这一块缓存了。

函数原型

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char* pathname, mode_t mode);

函数返回值：
成功返回：0；
失败返回：-1。

原型解读：
参数pathname：指定想要创建的FIFO文件路径；
参数mode：指定创建的FIFO文件访问模式（权限）。

注意事项

只要对FIFO有适当的访问权限，FIFO可以用在两个没有任何关系的进程之间通信。（对比pipe：只能使用在血缘关系的进程中：父子进程、兄弟进程）；
本质上是内核中的一块缓存，另在文件系统中以一个特殊的设备文件（管道文件）存在；
在文件系统中只有一个索引块存放文件的路径，没有数据块，所有的数据都存放在内核中；
命名管道必须读和写同时打开，否则单独地读和写会造成堵塞；
可以使用命令mkfifo创建命名管道（内部其实还是调用了mkfifo()函数）；
对FIFO的操作和普通文件一样；
一旦已经用mkfifo创建了一个FIFO文件，就可以用open打开它，一般的文件I/O函数（close、read、write）等都可以操作。

FIFO出错信息

EACCES（无存取权限）
EEXIST（指定文件不存在）
ENAMETOOLONG（路径名太长）
ENOENT（包含的目录不存在）
ENOSPC（文件系统剩余空间不足）
ENOTDIR（文件路径无效）
EROFS（指定的文件存在于只读文件系统中）

简单应用

为了模拟两个没有任何关系的进程，我们写两个文件：
fifo_read.c和fifo_write.c：
首先是从命名管道中读取数据的fifo_read.c：

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <memory.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc < 2)
    {
        printf("usage:%s fifo\\n", argv[0]);
        exit(1);
    }
    printf("open fifo read...\\n");
    // 打开命名管道
    int fd = open(argv[1], O_RDONLY);
    if (fd < 0)
    {
        perror("open error");
        exit(1);
    }
    else
    {
        printf("open fifo read success: %d\\n", fd);
    }
    // 从命名管道中读取数据
    char buf[512];
    memset(buf, 0, sizeof(buf));
    while (read(fd, buf, sizeof(buf)) < 0)
    {
        perror("read error");
    }
    printf("%s\\n", buf);

    close(fd);

    exit(0);
}

接下来是向命名管道中写入数据的fifo_write.c：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <memory.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc < 2)
    {
        printf("usage:%s fifo\\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    printf("open fifo write...\\n");
    // 打开命名管道
    int fd = open(argv[1], O_WRONLY);
    if (fd < 0)
    {
        perror("open error");
        exit(1);
    }
    else
    {
        printf("open fifo write success:%d\\n", fd);
    }
    // 写数据
    char *s = "1234567890";
    size_t size = strlen(s);
    if(write(fd,s,size) != size)
    {
        perror("write error");
    }
    
    close(fd);

    exit(0);
}

接下来我们通过命令行mkfifo来创建FIFO文件：
在这里插入图片描述
我们可以通过命令ls -l来查看详细的文件信息：

可以看到该文件是一个管道文件。
接下来我们通过执行我们写的文件，需要传入管道文件的参数：

同样的，我们调用fifo_write写文件：

这也刚好印证了我们前面说过的特性：
命名管道必须读和写同时打开，否则单独地读和写会造成堵塞。
所以我们同时运行读和写：