命名管道创建和读写

最新推荐文章于 2025-06-21 17:02:32 发布

Mr_John_Liang

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分类专栏： linux 文章标签：管道

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Version 1:

在Linux系统下，命名管道可由两种方式创建（假设创建一个名为“fifoexample”的有名管道）：
（1）mkfifo("fifoexample","rw");
（2）mknod fifoexample p
mkfifo是一个函数，mknod是一个系统调用，即我们可以在shell下输出上述命令。
有名管道创建后，我们可以像读写文件一样读写之：

/* 进程一：读有名管道*/
void main()
{
FILE *in_file;
int count = 1;
char buf[BUFFER_LEN];
in_file = fopen("pipeexample", "r");
if (in_file == NULL)
{
printf("Error in fdopen.\n");
exit(1);
}
while ((count = fread(buf, 1, BUFFER_LEN, in_file)) > 0)
printf("received from pipe: %s\n", buf);
fclose(in_file);
}

/* 进程二：写有名管道*/
void main()
{
FILE *out_file;
int count = 1;
char buf[BUFFER_LEN];
out_file = fopen("pipeexample", "w");
if (out_file == NULL)
{
printf("Error opening pipe.");
exit(1);
}
sprintf(buf, "this is test data for the named pipe example\n");
fwrite(buf, 1, BUFFER_LEN, out_file);
fclose(out_file);
}

转载地址：http://baike.baidu.com/view/1492468.htm

Version 2:

有名管道（FIFO）的创建可以使用函数mkfifo()，该函数类似于open操作，可以指定管道的路径和打开的模式（用户也可以在命令行中使用"mknod 管道名 p"来创建有名管道）。
在创建管道成功之后，就可以使用open(),read()和write()这些函数，与不同文件不同的是阻塞问题。
对于阻塞问题：
读进程：
若该管道是阻塞打开，且当前FIFO内没有数据，则对读进程而言将一直阻塞到有数据写入。
若该管道是非阻塞打开，则不论FIFO内是否有数据，读进程都会立即执行读操作。即如果米有数据，则读函数将立即返回0
写进程：
若该管道是阻塞打开，则写操作将一直阻塞到数据可以被写入
若该函数是非阻塞打开，而不能写入全部数据，则读操作进行部分写入或者调用失败
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char* pathname, mode_t mode)
mode:
O_RDONLY ：读管道
O_WRONLY：写操作
O_RDWR：读写管道
O_NONBLOCK：非阻塞
O_CREAT：如果该文件不存在，就新创建一个新的文件
O_EXCL：如果配合O_CREAT时文件存在，那么返回错误信息（EEXIST）可以通过access(FILENAME, F_OK)来判断文件是否存在。

转载地址：http://blog.php1.cn/article/details/3351

Version 3：

2.有名管道概述及相关API应用
2.1 有名管道相关的关键概念
管道应用的一个重大限制是它没有名字，因此，只能用于具有亲缘关系的进程间通信，在有名管道（named pipe或FIFO）提出后，该限制得到了克服。FIFO不同于管道之处在于它提供一个路径名与之关联，以FIFO的文件形式存在于文件系统中。这样，即使与FIFO的创建进程不存在亲缘关系的进程，只要可以访问该路径，就能够彼此通过FIFO相互通信（能够访问该路径的进程以及FIFO的创建进程之间），因此，通过FIFO不相关的进程也能交换数据。值得注意的是，FIFO严格遵循先进先出（first in first out），对管道及FIFO的读总是从开始处返回数据，对它们的写则把数据添加到末尾。它们不支持诸如lseek()等文件定位操作。
2.2 有名管道的创建

[cpp]view plaincopy 
   
 <span style="font-size:18px">#include <sys/types.h>  
 #include <sys/stat.h>  
 int mkfifo(const char * pathname, mode_t mode)</span>  

该函数的第一个参数是一个普通的路径名，也就是创建后FIFO的名字。第二个参数与打开普通文件的open()函数中的mode 参数相同。如果mkfifo的第一个参数是一个已经存在的路径名时，会返回EEXIST错误，所以一般典型的调用代码首先会检查是否返回该错误，如果确实返回该错误，那么只要调用打开FIFO的函数就可以了。一般文件的I/O函数都可以用于FIFO，如close、read、write等等。

2.3 有名管道的打开规则
有名管道比管道多了一个打开操作：open。
FIFO的打开规则：
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）。
2.4 有名管道的读写规则
从FIFO中读取数据：
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。
如果有进程写打开FIFO，且当前FIFO内没有数据，则对于设置了阻塞标志的读操作来说，将一直阻塞。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。
对于设置了阻塞标志的读操作说，造成阻塞的原因有两种：当前FIFO内有数据，但有其它进程在读这些数据；另外就是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。
读打开的阻塞标志只对本进程第一个读操作施加作用，如果本进程内有多个读操作序列，则在第一个读操作被唤醒并完成读操作后，其它将要执行的读操作将不再阻塞，即使在执行读操作时，FIFO中没有数据也一样（此时，读操作返回0）。
如果没有进程写打开FIFO，则设置了阻塞标志的读操作会阻塞。
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。
向FIFO中写入数据：
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。
对于设置了阻塞标志的写操作：
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。
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。
对于没有设置阻塞标志的写操作：
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；
对FIFO读写规则的验证：
下面提供了两个对FIFO的读写程序，适当调节程序中的很少地方或者程序的命令行参数就可以对各种FIFO读写规则进行验证。

程序1：写FIFO的程序

[cpp]view plaincopy 
   
 <span style="font-size:18px">#include <sys/types.h>  
 #include <sys/stat.h>  
 #include <errno.h>  
 #include <fcntl.h>  
 #define FIFO_SERVER "/tmp/fifoserver"  
 main(int argc,char** argv)  
 //参数为即将写入的字节数  
 {  
     int fd;  
     char w_buf[4096*2];  
     int real_wnum;  
     memset(w_buf,0,4096*2);  
     if((mkfifo(FIFO_SERVER,O_CREAT|O_EXCL)<0)&&(errno!=EEXIST))  
         printf("cannot create fifoserver\n");  
     if(fd==-1)  
         if(errno==ENXIO)  
             printf("open error; no reading process\n");  
           
         fd=open(FIFO_SERVER,O_WRONLY|O_NONBLOCK,0);  
     //设置非阻塞标志  
     //fd=open(FIFO_SERVER,O_WRONLY,0);  
     //设置阻塞标志  
     real_wnum=write(fd,w_buf,2048);  
     if(real_wnum==-1)  
     {  
         if(errno==EAGAIN)  
             printf("write to fifo error; try later\n");  
     }  
     else   
         printf("real write num is %d\n",real_wnum);  
     real_wnum=write(fd,w_buf,5000);  
     //5000用于测试写入字节大于4096时的非原子性  
     //real_wnum=write(fd,w_buf,4096);  
     //4096用于测试写入字节不大于4096时的原子性  
       
     if(real_wnum==-1)  
         if(errno==EAGAIN)  
             printf("try later\n");  
 }</span>  

程序2：与程序1一起测试写FIFO的规则，第一个命令行参数是请求从FIFO读出的字节数

[cpp]view plaincopy 
   
 <span style="font-size:18px">#include <sys/types.h>  
 #include <sys/stat.h>  
 #include <errno.h>  
 #include <fcntl.h>  
 #define FIFO_SERVER "/tmp/fifoserver"  
 main(int argc,char** argv)  
 {  
     char r_buf[4096*2];  
     int  fd;  
     int  r_size;  
     int  ret_size;  
     r_size=atoi(argv[1]);  
     printf("requred real read bytes %d\n",r_size);  
     memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));  
     fd=open(FIFO_SERVER,O_RDONLY|O_NONBLOCK,0);  
     //fd=open(FIFO_SERVER,O_RDONLY,0);  
     //在此处可以把读程序编译成两个不同版本：阻塞版本及非阻塞版本  
     if(fd==-1)  
     {  
         printf("open %s for read error\n");  
         exit();   
     }  
     while(1)  
     {  
           
         memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));  
         ret_size=read(fd,r_buf,r_size);  
         if(ret_size==-1)  
             if(errno==EAGAIN)  
                 printf("no data avlaible\n");  
         printf("real read bytes %d\n",ret_size);  
         sleep(1);  
     }     
     pause();  
     unlink(FIFO_SERVER);  
 }</span>  

程序应用说明：
把读程序编译成两个不同版本：
阻塞读版本:br
以及非阻塞读版本nbr
把写程序编译成两个四个版本：
非阻塞且请求写的字节数大于PIPE_BUF版本：nbwg
非阻塞且请求写的字节数不大于PIPE_BUF版本：版本nbw
阻塞且请求写的字节数大于PIPE_BUF版本：bwg
阻塞且请求写的字节数不大于PIPE_BUF版本：版本bw
下面将使用br、nbr、w代替相应程序中的阻塞读、非阻塞读
验证阻塞写操作：
当请求写入的数据量大于PIPE_BUF时的非原子性：
nbr 1000
bwg
当请求写入的数据量不大于PIPE_BUF时的原子性：
nbr 1000
bw
验证非阻塞写操作：
当请求写入的数据量大于PIPE_BUF时的非原子性：
nbr 1000
nbwg
请求写入的数据量不大于PIPE_BUF时的原子性：
nbr 1000
nbw
不管写打开的阻塞标志是否设置，在请求写入的字节数大于4096时，都不保证写入的原子性。但二者有本质区别：
对于阻塞写来说，写操作在写满FIFO的空闲区域后，会一直等待，直到写完所有数据为止，请求写入的数据最终都会写入FIFO；
而非阻塞写则在写满FIFO的空闲区域后，就返回(实际写入的字节数)，所以有些数据最终不能够写入。
对于读操作的验证则比较简单，不再讨论。

附2：对FIFO打开规则的验证（主要验证写打开对读打开的依赖性）

[cpp]view plaincopy 
   
 <span style="font-size:18px">#include <sys/types.h>  
 #include <sys/stat.h>  
 #include <errno.h>  
 #include <fcntl.h>  
 #define FIFO_SERVER "/tmp/fifoserver"  
 int handle_client(char*);  
 main(int argc,char** argv)  
 {  
     int r_rd;  
     int w_fd;  
     pid_t pid;  
     if((mkfifo(FIFO_SERVER,O_CREAT|O_EXCL)<0)&&(errno!=EEXIST))  
         printf("cannot create fifoserver\n");  
     handle_client(FIFO_SERVER);  
       
 }  
 int handle_client(char* arg)  
 {  
 int ret;  
 ret=w_open(arg);  
 switch(ret)  
 {  
     case 0:  
     {     
     printf("open %s error\n",arg);  
     printf("no process has the fifo open for reading\n");  
     return -1;  
     }  
     case -1:  
     {  
         printf("something wrong with open the fifo except for ENXIO");  
         return -1;  
     }  
     case 1:  
     {  
         printf("open server ok\n");  
         return 1;  
     }  
     default:  
     {  
         printf("w_no_r return ----\n");  
         return 0;  
     }  
 }         
 unlink(FIFO_SERVER);  
 }  
 int w_open(char*arg)  
 //0  open error for no reading  
 //-1 open error for other reasons  
 //1  open ok  
 {  
     if(open(arg,O_WRONLY|O_NONBLOCK,0)==-1)  
     {   if(errno==ENXIO)  
         {  
             return 0;  
         }  
         else  
         return -1;  
     }  
     return 1;  
       
 }</span>  