为啥在没有人阅读后继续写入命名管道？

Posted 2023-02-16

【中文标题】为啥在没有人阅读后继续写入命名管道？

【英文标题】：Why does writing to a named pipe continue after no one is reading?为什么在没有人阅读后继续写入命名管道？

【发布时间】：2016-01-05 21:43:18

【问题描述】：

我正在做一些实验来了解命名管道。据我了解，操作系统将阻止写入命名管道的程序，直到另一个程序从命名管道读取。所以我写了两个程序，startloop 和readbyte。 startloop 创建一个 fifo 并在每次读取客户端 (readbyte) 时不断写入它：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>

int main(int argc, char *argv[]) 
    const char num = 123;
    mkfifo("fifo", S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP);
    int fd = open("fifo", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH);
    while (1) 
        printf("loop_start\n");
        write(fd, &num, sizeof(num));
    
    close(fd);
    return 0;

readbyte 在运行时从 fifo 读取一个字节：

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

int main(int argc, char *argv[]) 
    char num;
    int fd;
    if ((fd = open(argv[1], O_RDONLY, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH)) == -1) 
        perror("Cannot open input file\n"); exit(1);
    

    read(fd, &num, sizeof(num));
    printf("%d\n", num);
    close(fd);
    return 0;

readbyte 在“fifo”上运行时按预期打印数字：

hostname:dir username$ ./readbyte fifo 
65

正如我所料，loopstart 在我使用readbyte 从 fifo 读取之前不会打印任何内容。但是，当它变得畅通时，它会多次写入“fifo”，而不是立即被挂起。这是为什么呢？

hostname:dir username$ ./startloop
loop_start
loop_start
loop_start
loop_start
loop_start
loop_start
loop_start
loop_start
loop_start
loop_start
loop_start
loop_start
loop_start
loop_start
loop_start
loop_start
loop_start
loop_start
loop_start
loop_start

【问题讨论】：

你怎么知道write()调用成功了？你没有检查它的返回值。

@Andrew Henle-我知道它至少以某种方式成功，因为readbyte 打印了所写的内容。我确实有一个带有错误检查的版本——不过，我删除了所有这些以使帖子更短。如果您认为这是问题，我可以重新添加。

你的循环继续的事实仅仅意味着write()没有阻塞，而不是成功。有很大的不同。如果您不知道发生了什么并需要帮助，您发布的数据越多，您获得的帮助就越好。在这种情况下，发出循环计数器以及来自write() 的返回值将比简单的“loop_start”好得多。这是一个很容易解决的问题 - 解决更难的问题将需要额外的信息。

我同意添加这些信息是个好主意。在这种情况下，它实际上可以隐藏问题。当我添加一个循环计数器时，我得到了一行输出，loop 0, wrote 1 bytes。有时当我跑步时，我会得到两条线。 printf 使用额外参数所花费的时间最终隐藏了执行的循环数。

【参考方案1】：

“据我了解，操作系统将阻止写入命名管道的程序，直到另一个程序从命名管道读取。”

这种理解是错误的。 write 不会阻塞，除非管道/fifo 已满。来自pipe manul：

管道的容量有限。如果管道已满，则 write(2) 将阻塞或失败，取决于是否设置了 O_NONBLOCK 标志 （见下文）。

至于为什么第一个 write 似乎会阻止 - 实际上并没有。阻止的是open。来自fifo manaul：

FIFO 必须在两端（读取和写入）都打开，然后才能数据 可以通过。通常，打开 FIFO 块直到另一端 也打开了。

更新：实际上上述情况对于第一个write 是正确的。但可能还有更多的解释。一旦readbyte 程序关闭先进先出，随后的write 调用应该开始失败。

【讨论】：

一旦阅读器关闭 fifo，写入调用将失败并显示 EPIPE，但前提是 SIGPIPE 被忽略。由于默认情况下不会忽略该信号，并且默认操作是终止进程，因此您可以预期多次写入成功，直到管道关闭，然后进程死亡。

@rici 谢谢并同意，这是一个有价值的澄清。

【参考方案2】：

测试写入结果

 while (1) 
        printf("loop_start\n");
     int ret =  write(fd, &num, sizeof(num));
     if(ret == -1)
     
        perror("error writing to fifo");
        exit(1);