打开文件linux系统编程之管道（三）：命名管道FIFO和mkfifo函数

近期一直在研究打开文件之类的问题,上午正好有机会和大家共享一下.

进程间通信必须通过内核提供的通道，而且必须有一种办法在进程中标识内核提供的某个通道，后面讲过的匿名管道是用打开的文件描述符来标识的。如果要互相通信的几个进程没有从公共先人那里继承文件描述符，它们怎么通信呢？内核提供一条通道不成问题，问题是如何标识这条通道才能使各进程都可以访问它？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。

FIFO和UNIX Domain Socket这两种IPC机制都是利用文件系统中的特别文件来标识的。

FIFO文件在磁盘上没有数据块，仅用来标识内核中的一条通道，如 prw-rw-r-- 1 simba simba 0 May 21 10:13 p2，文件类型标识为p表示FIFO，文件大小为0。各进程可以打开这个文件停止read/write，实际上是在读写内核通道（根本原因在于这个file结构体所指向的read、write函数和惯例文件不一样），这样就实现了进程间通信。UNIX Domain Socket和FIFO的原理类似，也须要一个特别的socket文件来标识内核中的通道，例如/run目录下有很多系统服务的socket文件：

srw-rw-rw- 1 root root 0 May 21 09:59 acpid.socket

....................

文件类型s表示socket，这些文件在磁盘上也没有数据块。

一、定名管道（FIFO）

匿名管道应用的一个制约就是只能在拥有独特先人（拥有亲缘关系）的进程间通信。
如果我们想在不相关的进程之间交换数据，可以使用FIFO文件来做这项工作，它经常被称为定名管道。

定名管道可以从命令行上创建，命令行方法是使用下面这个命令：
$ mkfifo filename
定名管道也可以从程序里创建，相关函数有：
int mkfifo(const char *filename,mode_t mode);

二、定名管道和匿名管道

匿名管道由pipe函数创建并打开。
定名管道由mkfifo函数创建，打开用open。
FIFO（定名管道）与pipe（匿名管道）之间独一的区别在它们创建与打开的方法不同，这些工作实现之后，它们拥有雷同的语义。

The only difference between pipes and FIFOs is the manner in which they are created and opened. Once these tasks have been accomplished, I/O on pipes and FIFOs has exactly the same semantics.

三、定名管道的打开规则

如果以后打开操纵是为读而打开FIFO时
O_NONBLOCK disable：阻塞直到有相应进程为写而打开该FIFO
O_NONBLOCK enable：立刻返回胜利
如果以后打开操纵是为写而打开FIFO时
O_NONBLOCK disable：阻塞直到有相应进程为读而打开该FIFO
O_NONBLOCK enable：立刻返回失败，错误码为ENXIO

须要注意的是打开的文件描述符默认是阻塞的，大家可以写两个很简单的小程序测试一下，重要也就一条语句

int fd = open("p2", O_WRONLY); 假设p2是定名管道文件，把打开标志换成 O_RDONLY 就是另一个程序了，可以先运行RD程序，此时会阻塞，再在另一个窗口运行WR程序，此时两个程序都会从open返回胜利。非阻塞时也不难测试，open时增长标志位就可以了。

须要注意的是 命令管道与匿名管道的读写规则是一样的，拜见这里。

下面示例定名管道实现拷贝文件的功能：

C++ Code

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/************************************************************************* > File Name: process_.c > Author: Simba > Mail: dameng34@163.com > Created Time: Sat 23 Feb 2013 02:34:02 PM CST ************************************************************************/ #include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<unistd.h> #include<fcntl.h> #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #include<string.h> #include<signal.h> #define ERR_EXIT(m) \ do { \ perror(m); \ exit(EXIT_FAILURE); \ } while( 0) int main( int argc, char *argv[]) { mkfifo( "tp", 0644); int infd = open( "Makefile", O_RDONLY); if (infd == - 1) ERR_EXIT( "open error"); int outfd; outfd = open( "tp", O_WRONLY); if (outfd == - 1) ERR_EXIT( "open error"); char buf[ 1024]; int n; while ((n = read(infd, buf, 1024)) > 0) write(outfd, buf, n); close(infd); close(outfd); return 0; }

每日一道理

风，那么轻柔，带动着小树、小草一起翩翩起舞，当一阵清风飘来，如同母亲的手轻轻抚摸自己的脸庞，我喜欢那种感觉，带有丝丝凉意，让人心旷神怡。享受生活，不一定要有山珍海味、菱罗绸缎为伴，大自然便是上帝所赐予人类最为珍贵的。

程序使用mkfifo函数创建一个定名管道文件tp，将Makefile 的文件都读取到tp文件中。

C++ Code

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/************************************************************************* > File Name: process_.c > Author: Simba > Mail: dameng34@163.com > Created Time: Sat 23 Feb 2013 02:34:02 PM CST ************************************************************************/ #include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<unistd.h> #include<fcntl.h> #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #include<string.h> #include<signal.h> #define ERR_EXIT(m) \ do { \ perror(m); \ exit(EXIT_FAILURE); \ } while( 0) int main( int argc, char *argv[]) { int outfd = open( "Makefile2", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644); if (outfd == - 1) ERR_EXIT( "open error"); int infd; infd = open( "tp", O_RDONLY); if (infd == - 1) ERR_EXIT( "open error"); char buf[ 1024]; int n; while ((n = read(infd, buf, 1024)) > 0) write(outfd, buf, n); close(infd); close(outfd); unlink( "tp"); // delete a name and possibly the file it refers to return 0; }

可以看到跟上面的程序是相反的，即从tp读取到Makefile2，实现拷贝文件的功能，这里用到了一个unlink函数，属于inode_operations系列的一个函数，即inode引用计数减1，当引用计数为0且进程已经关闭文件描述符时，文件将被删除。

文章结束给大家分享下程序员的一些笑话语录：

Bphone之你们聊，我先走了！移动说：我在phone前加o，我叫o缝；苹果说：我在phone前i，我是i缝；微软说：我在phone前加w，我叫w缝；三星说：你们聊，我先走了！

将来王建宙写回忆录的时候，一定要有一句“常小兵为中国移动的发展做出了不可磨灭的贡献”。