UNIX 环境编程 之 进程间通讯（IPC） 三 命名管道（FIFO）

一 概述

命名管道（FIFO) 跟管道（pipe）最大的一个区别，要让无亲缘关系的两个进程间通讯，管道是做不到的。而命名管道其实是跟路径名关联的，从而允许无亲缘关系的两个进程间通讯。

二 管道函数的使用

mkfifo函数

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

int mkfifo(const char *filename,mode_t mode);
					返回：若成功则为 0 ，若出错则为 -1

FIFO其实是一种文件类型，判断是否是FIFO类型文件，可用S_ISFIFO。
而mkfifo 可以创建该文件类型的文件。mkfifo 创建文件时隐含指定O_CREAT|O_EXCL,（不存在会创建，存在返回EEXIST错误）。因此创建文件可以用mkfifo，打开已经创建的文件则可以用open。（一般情况下先调用mkfifo,检测错误是否是EEXIST，是的话调用open即可）

注意点：以下几条特性，不管是pipe管道，还是命名管道（FIFO）都适用，下面只写了管道，其实包括了命名管道，pipe管道这两种管道。

正文，详细说明往管道write 情况

• 写管道时，常熟PIPE_BUF规定了内核中管道的缓存区大小，write应要求写的字节数小于等于PIPE_BUF。这时写操作不会与其他进程的写操作穿插进行。write操作保证是原子的，一旦有个进程的写的字节大于PIPE_BUF，数据就可能会穿插进行。
• 引入几个变量
  1.待写入的字节数 nwriteSize
  2.write返回实际写入的字节数 nreturnSize
  3.PIPE_BUF 内核中管道的缓存区大小
  4.管道中当前可用的空间大小 Left_PIPE_BUF 。
  当非阻塞模式下O_NONBLOCK ,写管道时。
  (1) nwriteSize < Left_PIPE_BUF 全部写入管道
  (2) Left_PIPE_BUF < nwriteSize < PIPE_BUF 返回EAGAIN错误。因为nwriteSize < PIPE_BUF 需要保持原子性，确保一次性写的数据是完整的。而 Left_PIPE_BUF < nwriteSize 使得数据不能全部一次性写入。阻塞情况下会等待Left_PIPE_BUF >nwriteSize 时写入，但是非阻塞模式，就会返回错误
  (3) nwriteSize > PIPE_BUF Left_PIPE_BUF有多少空间就会写入多少字节，若Left_PIPE_BUF = 0 ，返回EAGAIN 错误
• 对于往管道write的一端并没有打开读的，返回SIGPIPE信号，要是不抓获或者不设置忽略该信号，默认终止该进程。若设置了忽略则返回EPIPE错误。

三 无亲缘关系FIFO使用

#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdlib.h>
#define FIFO1 "/tmp/fifo1"
#define FIFO2 "/tmp/fifo2"


int ipc_fifo(){
	int readfd, writefd;
	pid_t childpid;
	if(mkfifo(FIFO1,0) <0 && (errno != EEXIST)){
		return -1;
	}

	if(mkfifo(FIFO2,0) <0 && (errno != EEXIST)){
		return -1;
	}

	childpid = fork();
	if(childpid ==0){
		readfd= open(FIFO1,O_RDONLY,0);
		writefd = open(FIFO2,O_WRONLY,0);

		char buffer[128] = {0};
		read(readfd,buffer,128);
		printf("child read buffer:%s\n",buffer);

		write(writefd,"child tell parent something\n",strlen("child tell parent something\n"));

		close(readfd);
		close(writefd);

		exit(0);

	}

	writefd = open(FIFO1,O_WRONLY,0);
	readfd =  open(FIFO2,O_RDONLY,0);

	write(writefd,"parent tell child something\n",strlen("parent tell child something\n"));

	char buffer[128] = {0};
	read(readfd,buffer,128);
	printf("parent read buffer:%s\n",buffer);


	waitpid(childpid,NULL,0);
	close(readfd);
	close(writefd);
	unlink(FIFO1);
	unlink(FIFO2);
	return 1;
}

运行后结果如下：

四 总结

通过上面例子，你可以发现跟之前的pipe管道有两个不同的点

• 创建打开管道只需调用一次pipe，而创建打开fifo则需要调用mkfifo后再调用open。
• 管道程序退出后也就自动消失了，而fifo的名字则需要调用unlink才从文件系统中删除。即上面的程序如果不调用unlink。你可以在tmp下找到 fifo1 ，fifo2.
• 同时fifo跟管道比是可以在无亲缘关系的两个进程间通讯的，而上面例子没有单独写两个无关缘进程。有兴趣可以自己实现下