Linux进程间通信-命名管道

继上篇文章分析了进程间通信管道的机制和特性，本文将从命名管道（FIFO）介绍进程间通信。

1、命名管道（FIFO）

管道应用的一个重大限制是它没有名字，只适合具有亲缘性质的进程之间通信。命名管道克服了这种限制，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。

2、创建一个命名管道

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

int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

3、操作命名管道

FIFO在文件系统中表现为一个文件，大部分的系统文件调用都可以用在FIFO上面，比如：read，open，write，close，unlink，stat等函数。但是seek等函数不能对FIFO调用。

可以调用open函数打开命名管道，但是有两点要注意
1）不能以O_RDWR模式打开命名管道FIFO文件，否则其行为是未定义的，管道是单向的，不能同时读写；
2）就是传递给open调用的是FIFO的路径名，而不是正常的文件

打开FIFO文件通常有四种方式：
open(pathname, O_RDONLY);　　　　　　　　　　 //1只读、阻塞模式
open(pathname, O_RDONLY | O_NONBLOCK);　　  //2只读、非阻塞模式
open(pathname, O_WRONLY);　　　　　　　　　　//3只写、阻塞模式
open(pathname, O_WRONLY | O_NONBLOCK);　　 //只写、非阻塞模式

注意阻塞模式open打开FIFO:
1)当以阻塞、只读模式打开FIFO文件时，将会阻塞，直到其他进程以写方式打开访问文件；
2)当以阻塞、只写模式打开FIFO文件时，将会阻塞，直到其他进程以读方式打开文件；
3)当以非阻塞方式（指定O_NONBLOCK）方式只读打开FIFO的时候，则立即返回。当只写open时，如果没有进程为读打开FIFO，则返回-1，其errno是ENXIO。

 4、阻塞式命名管道

Read进程代码如下：

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

int main(int argc, char* argv[])
{
    int ret = mkfifo("my_fifo",0777);
    if (ret == -1)
    {
        printf("make fifo failed!
");
        return 1;
    }

    char buf[256] = {0};
    int fd = open("my_fifo",O_RDONLY);
    read(fd,buf,256);
    printf("%s
",buf);
    close(fd);
    unlink("my_fifo");
    return 0;
}

Write进程代码如下：

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

int main(int argc, char* argv[])
{
    char *buf = "i am write process
";
    int fd = open("my_fifo",O_WRONLY);
    write(fd,buf,strlen(buf));
    close(fd);
    return 0;
}

首先启动read进程，创建fifo，当前目录下会生出一个名字为“my_fifo”的文件，然后启动write进程，运行结果如下：

结论：当write进程没有以O_WRONLY模式open命名管道时，read进程在以O_RDONLY模式open命名管道的时候会阻塞。反过来也是这样。

5、非阻塞式命名管道

Read进程代码入下：

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

int main(int argc, char* argv[])
{
    int ret = mkfifo("my_fifo",0777);
    if (ret == -1)
    {
        printf("make fifo failed!
");
        return 1;
    }

    char buf[256] = {0};
    int fd = open("my_fifo",O_RDONLY | O_NONBLOCK);
　　 // sleep(5);　　
    read(fd,buf,256);
    printf("%s
",buf);
    close(fd);
    unlink("my_fifo");
    return 0;
}

Write进程代码如下：

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

int main(int argc, char* argv[])
{
    char *buf = "i am write process
";
    int fd = open("my_fifo",O_WRONLY | O_NONBLOCK);
    write(fd,buf,strlen(buf));
    close(fd);
    return 0;
}

直接启动Read进程，open函数将不会阻塞，read函数读取到0个字节数据，程序退出。

将sleep(5)的注释去掉，再次启动Read进程，马上启动Write进程，Read进程会读取到Write进程写入fifo的数据并打印，然后退出。

结论：flags=O_RDONLY|O_NONBLOCK：如果此时没有其他进程以写的方式打开FIFO，open也会成功返回，此时FIFO被读打开，而不会返回错误。

经测试：flags=O_WRONLY|O_NONBLOCK：立即返回，如果此时没有其他进程以读的方式打开，open会失败打开，此时FIFO没有被打开，返回-1。