linux 有名管道（FIFO）

Posted 2020-08-09

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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linux 有名管道（FIFO）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

http://blog.csdn.net/firefoxbug/article/details/8137762

linux 有名管道（FIFO）

管道的缓冲区是有限的（管道制存在于内存中，在管道创建时，为缓冲区分配一个页面大小）
管道所传送的是无格式字节流，这就要求管道的读出方和写入方必须事先约定好数据的格式，比如多少字节算作一个消息（或命令、或记录）等等

多个写进程，一个读进程。可以参考我之前的博客http://blog.csdn.net/firefoxbug/article/details/7358715

如果当前打开操作是为读而打开FIFO时，若已经有相应进程为写而打开该FIFO，则当前打开操作将成功返回；否则，可能阻塞直到有相应进程为写而打开该FIFO（当前打开操作设置了阻塞标志）；或者，成功返回（当前打开操作没有设置阻塞标志）。
如果当前打开操作是为写而打开FIFO时，如果已经有相应进程为读而打开该FIFO，则当前打开操作将成功返回；否则，可能阻塞直到有相应进程为读而打开该FIFO（当前打开操作设置了阻塞标志）；或者，返回ENXIO错误（当前打开操作没有设置阻塞标志）。

一旦设置了阻塞标志，调用mkfifo建立好之后，那么管道的两端读写必须分别打开，有任何一方未打开，则在调用open的时候就阻塞。

约定：如果一个进程为了从FIFO中读取数据而阻塞打开FIFO，那么称该进程内的读操作为设置了阻塞标志的读操作。（意思就是我现在要打开一个有名管道来读数据！）

可以理解为管道的两端都建立好了，但是写端还没开始写数据！)

则对于设置了阻塞标志的读操作来说，将一直阻塞（

就是block住了，等待数据。它并不消耗CPU资源，这种进程的同步方式对CPU而言是非常有效率的。）

对于没有设置阻塞标志读操作来说则返回-1，当前errno值为EAGAIN，提醒以后再试。

造成阻塞的原因有两种

FIFO内有数据，但有其它进程在读这些数据（

对于各个读进程而言，这根有名管道是临界资源，大家得互相谦让，不能一起用。）

FIFO内没有数据。解阻塞的原因则是FIFO中有新的数据写入，不论信写入数据量的大小，也不论读操作请求多少数据量。

注：如果FIFO中有数据，则设置了阻塞标志的读操作不会因为FIFO中的字节数小于请求读的字节数而阻塞，此时，读操作会返回FIFO中现有的数据量。

约定：如果一个进程为了向FIFO中写入数据而阻塞打开FIFO，那么称该进程内的写操作为设置了阻塞标志的写操作。（意思就是我现在要打开一个有名管道来写数据！）

当要写入的数据量不大于PIPE_BUF 时，linux将保证写入的原子性。如果此时管道空闲缓冲区不足以容纳要写入的字节数，则进入睡眠，直到当缓冲区中能够容纳要写入的字节数时，才开始进行一次性写操作。（PIPE_BUF ==>> /usr/include/linux/limits.h）
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。FIFO缓冲区一有空闲区域，写进程就会试图向管道写入数据，写操作在写完所有请求写的数据后返回。

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。在写满所有FIFO空闲缓冲区后，写操作返回。
当要写入的数据量不大于PIPE_BUF时，linux将保证写入的原子性。如果当前FIFO空闲缓冲区能够容纳请求写入的字节数，写完后成功返回；如果当前FIFO空闲缓冲区不能够容纳请求写入的字节数，则返回EAGAIN错误，提醒以后再写；

设置了阻塞标志

if (buf_to_write <=  PIPE_BUF) 		//写入的数据量不大于PIPE_BUF时
then
	if ( buf_to_write > system_buf_left )	//保证写入的原子性,要么一次性把buf_to_write全都写完，要么一个字节都不写！
	then
		block ;
		until ( buf_to_write <= system_buf_left );
		goto write ;
	else
		write ;
	fi
else
	write ; //不管怎样，就是不断写，知道把缓冲区写满了才阻塞
fi

管道写端 pipe_read.c

//pipe_read.c

#include <stdio.h>  

#include <stdlib.h>  

#include <string.h>  

#include <fcntl.h>  

#include <limits.h>  

#include <sys/types.h>  

#include <sys/stat.h>  

#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);  

}

管道读端 pipe_write.c
//pipe_write.c

#include <stdio.h>  

#include <stdlib.h>  

#include <string.h>  

#include <fcntl.h>  

#include <limits.h>  

#include <sys/types.h>  

#include <sys/stat.h>  

#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);  

}

以上是关于linux 有名管道（FIFO）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

c_cpp Linux下IPC通信之有名管道fifo示例