Linux进程间通信--命名管道

IPC

前面总结了匿名管道，现在来看命名管道：由于匿名管道的一个限制就是：只能是有血缘关系的进程间才可以通信，比如：有两个同祖先的子进程，父子进程等；为了突破这一个限制，想让没有任何关系的两个进程间也能正常通信，所以就就有了命名管道这样的一个通信机制，一起来看看：

命名管道

一、原理：

       管道的一个不足之处是没有名字，因此，只能用于具有亲缘关系的进程间通信，在命名管道（named pip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的文件形式存储于文件系统中。命名管道是一个设备文件，因此，即使进程与创建FIFO的进程不存在亲缘关系，只要可以访问该路径，就能够通过FIFO相互通信。

值得注意的是，FIFO(first input first output)总是按照先进先出的原则工作，第一个被写入的数据将首先从管道中读出。

二、命名管道的创建与读写

       Linux下有两种方式创建命名管道。一是在Shell下交互地建立一个命名管道，二是在程序中使用系统函数建立命名管道。Shell方式下可使用mknod或mkfifo命令，下面命令使用 mknod创建了一个命名管道：

mknod namedpipe

        创建命名管道的系统函数有两个：mknod和mkfifo。两个函数均定义在头⽂文件sys/stat.h，

        函数原型如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mknod(const char *path,mode_t mod,dev_t dev);
int mkfifo(const char *path,mode_t mode);

        函数mknod参数中path为创建的命名管道的全路径名：mod为创建的命名管道的模式，指明其存取权限；dev为设备值，该值取决于文件创建的种类，它只在创建设备文件时才会用到。这两个函数调用成功都返回0，失败都返回－1。

三、实例

用mkfifo创建命名管道：

其中_PATH_是文件路径名的宏定义：如下：

      “S_IFIFO|0666”指明创建一个命名管道且存取权限为0666，即创建者、与创建者同组的用户、其他用户对该命名管道的访问权限都是可读可写。

      命名管道创建后就可以使用了，命名管道和管道的使用方法基本是相同的。只是使用命名管道时，必须用open()将其打开。因为命名管道是一个存在于硬盘上的文件，而管道是存在于内存中的特殊文件。

      需要注意的是，调用open()打开命名管道的进程可能会被阻塞。但如果同时用读写方式（O_RDWR）打开，则一定不会导致阻塞；如果以只读方式（O_RDONLY）打开，则调用open()函数的进程将会被阻塞直到有写方打开管道；同样以写方式（O_WRONLY）打开也会阻塞直到有读方式打开管道。

四：结束

文件系统中的路径名是全局的,各进程都可以访问,因此可以用文件系统中的路径名来标识一个IPC通道。 命名管道也被称为FIFO文件，它是一种特殊类型的文件，它在文件系统中以文件名的形式存在，但是它的行为却和之前所讲的没有名字的管道（匿名管道）类似。

由于Linux中所有的事物都可被视为文件，所以对命名管道的使用也就变得与文件操作非常的统一，也使它的使用非常方便，同时我们也可以像平常的文件名一样在命令中使用。

五、命名管道的安全问题

   前面的例子两个进程之间的通信问题，也就是说，一个进程向FIFO文件写数据，而另一个进程则在FIFO文件中读取数据。试想这样一个问题，只使用一个FIFO文件，如果有多个进程同时向同一个FIFO文件写数据，而只有一个读FIFO进程在同一个FIFO文件中读取数据时，会发生怎么样的情况呢，会发生数据块的相互交错是很正常的？而且个人认为多个不同进程向一个FIFO读进程发送数据是很普通的情况。
   为了解决这一问题，就是让写操作的原子化。怎样才能使写操作原子化呢？答案很简单，系统规定：在一个以O_WRONLY（即阻塞方式）打开的FIFO中， 如果写入的数据长度小于等待PIPE_BUF，那么或者写入全部字节，或者一个字节都不写入。如果所有的写请求都是发往一个阻塞的FIFO的，并且每个写记请求的数据长度小于等于PIPE_BUF字节，系统就可以确保数据决不会交错在一起。

命名管道总结到此，其余通信机制，见下一篇博文。

赐教！