27、高级进程间通信：FIFOs与简单消息接口

高级进程间通信：FIFOs与简单消息接口

1. 引言

在进程间通信（IPC）中，之前我们了解到可以使用管道连接两个相关进程，且管道需在其中一个进程创建前创建，因为文件描述符只能通过继承使用。但在实际场景中，服务器持续运行，客户端不断连接和断开，这种方式限制较大。我们需要更灵活的连接设置、对信息流更强的控制（如队列和优先级），以及在大量数据通信时更高的效率。

如今的UNIX系统提供了多种IPC机制，如命名管道（FIFOs）、消息队列、信号量和文件锁、共享内存和套接字等。本文将介绍在单个系统内传递数据的IPC机制，套接字相关内容后续再讲。为便于初学者理解，我们以单个服务器与多个客户端交换消息为例，引入简单消息接口（SMI），并使用不同的IPC机制实现它，帮助你选择适合自己应用的机制。

选择最佳IPC机制有三个维度：
- 方便使用且符合应用需求
- 具有可移植性
- 高效

2. FIFOs（命名管道）

FIFOs结合了普通文件和管道的特点。它有名称，任何具有适当权限的进程都可打开进行读写，不同进程间可通过FIFOs通信，无需依赖文件描述符的继承。打开后，FIFOs更像管道，遵循管道的行为规则。

通常，以读模式打开FIFOs时，会等待以写模式打开（通常由另一个进程完成）；以写模式打开时，会等待以读模式打开。这使得进程在实际数据传输前可以同步。

若在打开时设置了 O_NONBLOCK 标志，以读模式打开会立即返回（带有打开的文件描述符），无需等待写操作；若没有读者打开FIFOs，以写模式打开会返回 -1，并将 errno