管道的特点:如果管道中没有数据,那么取管道数据的操作就会滞留,直到管道内进入数据,然后读出后才会终止这一操作;同理,写入管道的操作如果没有读取管道的操作,这一动作也会滞留。
1,匿名管道
匿名管道使用符号 | 表示,管道的两端时两个普通的,匿名的,打开的文件描述符:一端只读和一端只写。
cat file | less
2,命名管道
命名管道也称FIFO,先进先出,任何进程都可以通过FIFO共享数据;除非FIFO两端同时又读与写的进程,否则FIFO的数据量将会阻塞;
匿名管道和命名管道的区别:
- 匿名管道shell自动创建,存在于内核中;FIFO是又程序创建( mkfifo 命令),存在于系统文件中;
- 匿名管道是单向的字节流,而FIFO则是双向的字节流。
语法:
mkfifo [ -m Mode ] Filename
Mode用于设置权限
退出状态:
0 :成功创建所指定的FIFO特别文件
>0:发生错误
example2.1:
[yuzhimin@gate02 shell_test]$ mkfifo -m 666 fifo_test2
结果如下:
1 [yuzhimin@gate02 shell_test]$ ll fifo_test* 2 prw-rw-rw-. 1 yuzhimin zmyu 0 Mar 19 15:14 fifo_test2
example2.2:
1 [yuzhimin@gate02 shell_test]$ mkfifo -m g-w,o-rw fifo_test4 2 [yuzhimin@gate02 shell_test]$ mkfifo -m g+w fifo_test5 3 [yuzhimin@gate02 shell_test]$ ll fifo_test* 4 prw-r-----. 1 yuzhimin zmyu 0 Mar 19 15:17 fifo_test4 5 prw-rw-rw-. 1 yuzhimin zmyu 0 Mar 19 15:18 fifo_test5
参考资料:
https://www.cnblogs.com/xianghang123/archive/2012/03/31/2427731.html
示例
1. 要使用许可权 prw-r–r– 创建 FIFO 特别文件,请输入:
mkfifo -m 644 /tmp/myfifo
此命令使用所有者的读/写许可权以及组和其他用户的读许可权来创建 /tmp/myfifo 文件。
2. 使用 -(减号)操作符创建一个 FIFO 特别文件以设置 prw-r—– 许可权,请输入:
mkfifo -m g-w,o-rw /tmp/fifo2
此命令创建 /tmp/fifo2 文件,删除组的写权限和其他用户的所有许可权。
注:如果多于一个的文件是用 -(减号)操作符创建的,那么用顿号分隔每个方式说明符,中间不用空格。
文件
/usr/bin/mkfifo 包含 mkfifo 命令。
Linux下进程间通信:命名管道-mkfifo
IPC Linux mkfifo mknode 命名管道 进程间通信
摘要:进程间通信的方法有很多,FIFO与管道是最古老,也是相对来说更简单的一个通信机制。FIFO相对管道有一个优势,就是FIFO只要求两个进程是同一主机的,而不要求进程之间存在亲缘关系。FIFO是存在于文件系统的文件,可以使用诸如open、read、write等函数来操作。本文总结网络和APUE关于FIFO讨论,同时参考了Linux系统手册。
FIFO(命名管道)概述
FIFO是一种进程通信机制,它突破通常管道无法进行无关进程之间的通信的限制,使得同一主机内的所有的进程都可以通信。FIFO是一个文件类型,stat结构中st_mode指明一个文件结点是不是一个FIFO,可以使用宏S_ISFIFO来测试这一点。
当一个FIFO存在于文件系统里时,我们只需要在想进行通信的进程内打开这个文件就可以了。当然FIFO作为一个特殊的文件,它有一些不同普通文件特性,下面会详细详述它的读写规则,这些相对精通文件来有一定的区别。
我们可以使用open、read、write来操作FIFO文件,从而实现进程间通信的目的。在shell环境下,也可以直接使用FIFO,这时往往与重写向有一些关联,一般系统都提供mkfifo实用程序来创建一个FIFO文件,这个程序实际上使用mkfifo系统调用来完成这个事。
mkfifo函数
mkfifo创建一个指定名字的FIFO,它的函数原型如下:
int mkfifo(const char* pathname, mode_t mode);
返回值:成功,0;失败,-1
参数pathname指出想要创建的FIFO路径,参数mode指定创建的FIFO访问模式。这个访问会与当前进程的umask进程运算,以产生实际应用的权限模式。
mkfifo返回-1时表示创建过程中遇到某种错误,此时会设置errno,用户可以检测errno来取得进一步信息:
EACCES: 路径所在的目录不允许执行权限EEXIST:路径已经存在,这时包括路径是一个符号链接,无论它是悬空还没有悬空。ENAMETOOLONG:要么全部的文件名大于PATH_MAX,要么是单独的文件名大于NAME_MAX。在GNU系统里没有这个文件名长度的限制,但在其它系统里可能存在。ENOENT:目录部分不存在,或者是一个悬空链接。ENOTDIR:目录部分不一个目录。EROFS:路径指向一个只读的文件系统。
命名管道读写规则
FIFO又叫命名管道,事实上它与管道确实在下许多相似之处,下面关于规则的讨论很体现这个相似。
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了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为空,则对于设置了阻塞标志的读操作来说,将一直阻塞下去,直到有数据可以读时才继续执行;对于没有设置阻塞标志的读操作来说,则返回0个字节,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来说,造成阻塞的原因有两种:一、当前FIFO内有数据,但有其它进程在读这些数据;二、FIFO本身为空。
解阻塞的原因是:FIFO中有新的数据写入,不论写入数据量的大小,也不论读操作请求多少数据量,只要有数据写入即可。读打开的阻塞标志只对本进程第一个读操作施加作用,如果本进程中有多个读操作序列,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。如果FIFO中有数据,则设置了阻塞标志的读操作不会因为FIFO中的字节数少于请求的字节数而阻塞,此时,读操作会返回FIFO中现有的数据量。从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。
FIFO的长度是需要考虑的一个很重要因素。系统对任一时刻在一个FIFO中可以存在的数据长度是有限制的。它由#define PIPE_BUF定义,在头文件limits.h中。在Linux和许多其他类UNIX系统中,它的值通常是4096字节,Red Hat Fedora9下是4096,但在某些系统中它可能会小到512字节。
虽然对于只有一个FIFO写进程和一个FIFO的读进程而言,这个限制并不重要,但只使用一个FIFO并允许多个不同进程向一个FIFO读进程发送请求的情况是很常见的。如果几个不同的程序尝试同时向FIFO写数据,能否保证来自不同程序的数据块不相互交错就非常关键了à也就是说,每个写操作必须“原子化”。
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。即写入的数据长度小于等于PIPE_BUF时,那么或者写入全部字节,或者一个字节都不写入,它属于一个一次性行为,具体要看FIFO中是否有足够的缓冲区。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。
没有设置阻塞标志的写操作:
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。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。FIFO示例
本段给出使用FIFO一个示例,它体现了两个使用FIFO的典型情景。
创建FIFO
1 #include<stdlib.h> 2 #include<stdio.h> 3 #include<sys/types.h> 4 #include<sys/stat.h> 5 int main() 6 { 7 int res = mkfifo("/tmp/my_fifo", 0777); 8 if(res == 0) 9 { 10 printf("FIFO created "); 11 } 12 exit(EXIT_SUCCESS); 13 }
使用FIFO
1 #include<errno.h> 2 #include<sys/stat.h> 3 #include<fcntl.h> 4 5 FIFO "/tmp/my_fifo" 6 //本程序从一个FIFO读数据,并把读到的数据打印到标准输出 7 //如果读到字符“Q”,则退出 8 int main(int argc, char** argv) 9 { 10 char buf_r[100]; 11 int fd; 12 int nread; 13 if((mkfifo(FIFO, O_CREAT) < 0) && (errno != EEXIST)) 14 { 15 printf("不能创建FIFO "); 16 exit(1); 17 } 18 19 printf("准备读取数据 "); 20 fd = open(FIFO, O_RDONLY, 0); 21 if(fd == -1) 22 { 23 perror("打开FIFO"); 24 exit(1); 25 } 26 27 while(1) 28 { 29 if((nread = read(fd, buf_r, 100)) == -1) 30 { 31 if(errno == EAGAIN) printf("没有数据 "); 32 } 33 34 //假设取到Q的时候退出 35 if(buf_r[0]=='Q') break; 36 37 buf_r[nread]=0; 38 printf("从FIFO读取的数据为:%s ", buf_r); 39 sleep(1); 40 } 41 42 }