Linux C 编程----有名管道FIFO

摘要: 有名管道，FIFO

有名管道FIFO简介：

有名管道的创建可以使用函数mkfifo()，该函数类似于文件中的open()操作，可以指定管道的路径和打开的模式。用户还可以在命令行使用“mknod 管道名 p”来创建有名管道。

在创建管道成功后，就可以使用open()、read()和write()这些函数了。与普通文件的开发设置一样，对于为读而打开的管道可 在open()中设置O_RDONLY，对于为写而打开的管道可在open()中设置O_WRONLY，在这里与普通文件不同的是阻塞问题。由于普通文件 在读写时不会出现阻塞问题，而在管道的读写中却有阻塞的可能，这里的非阻塞标志可以在open()函数中设定为O_NONBLOCK。下面分别对阻塞打开 和非阻塞打开的读写进行讨论。

对于读进程：

● 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FIFO内没有数据，则读函数将立刻返回0。

对于写进程：

● 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。

● 若该管道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。

有名管道FIFO特点:

(1)它可以使互不相关的两个进程实现彼此通信。

(2)该管道可以通过路径名来指出，并且在文件系统中是可见的。在建立来管道之后，两个进程就可以把它当作普通文件一样进行读/写操作，使用非常方便。

(3)FIFO 严格地遵循先进先出规则，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，它们不支持如 lseek() 等文件定位操作。

表1列出了mkfifo()函数的语法要点。

注意：mkfifo() 函数仅仅是创建了管道，但并没有打开管道！


表1 mkfifo()函数语法要点

所需头文件	#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h>
函数原型	int mkfifo(const char *filename,mode_t mode)
函数传入值	filename：要创建的管道
mode	O_RDONLY：读管道
O_WRONLY：写管道
O_RDWR：读写管道
O_NONBLOCK：非阻塞
O_CREAT：如果该文件不存在，那么就创建一个新的文件，并用第3个参数为其设置权限
O_EXCL：如果使用O_CREAT时文件存在，那么可返回错误消息。这个参数可测试文件是否存在
函数返回值	成功：0
出错：-1

表2再对FIFO相关的出错信息进行归纳，以方便用户查错。

表2 FIFO相关的出错信息

EACCESS	参数filename所指定的目录路径无可执行的权限
EEXIST	参数filename所指定的文件已存在
ENAMETOOLONG	参数filename的路径名称太长
ENOENT	参数filename包含的目录不存在
ENOSPC	文件系统的剩余空间不足
ENOTDIR	参数filename路径中的目录存在但却非真正的目录
EROFS	参数filename指定的文件存在于只读文件系统内

函数调用实例：

/* 创建有名管道，并设置相应的权限 */
mkfifo("myfifo",0666) //可读可写

/* 以读写方式打开有名管道，并设置非阻塞标志 */
fd = open("myfifo",O_RDWR|O_NONBLOCK);

以下是一个简单的FIFO管道程序，此程序有很多缺陷，最大的缺陷是，fifo_write.c 只能发送一个词（也就是发送的字符串中不能有空格!）


fifo_write.c

#include<unistd.h>  //write,read,close,access
#include<stdio.h>   //printf,sscanf,
#include<string.h>  //memset,
#include<limits.h>  // PIPE_BUF
#include<fcntl.h>   //open,O_RDONLY....;
#include<stdlib.h>  //exit,

#define MYFIFO "/tmp/myfifo"
#define MAX_BUFFER_SIZE PIPE_BUF

int main(int argc, char *argv[])
{
int fd;
int nwrite;
char buff[MAX_BUFFER_SIZE];

if(argc <= 1)
{
printf("Usage: ./fifo_write string\n");
exit(1);
}

sscanf(argv[1],"%s",buff);
fd = open(MYFIFO,O_WRONLY);
if(fd == -1)
{
printf("Open fifo file error\n");
exit(1);
}

nwrite = write(fd,buff,MAX_BUFFER_SIZE);
if(nwrite > 0)
{
printf("Write '%s' to FIFO\n", buff);
}
close(fd);
exit(0);
}

fifo_read.c

#include<sys/types.h>  //mkfifo
#include<sys/stat.h>   //mkfifo
#include<limits.h>     //PIPE_BUF
#include<unistd.h>     //read,write,close,access
#include<string.h>     //memset
#include<stdio.h>      //printf
#include<stdlib.h>     //exit
#include<fcntl.h>      //open,open---O_RDONLY...,
#include<errno.h>      //errno

#define MYFIFO "/tmp/myfifo"
#define MAX_BUFFER_SIZE PIPE_BUF

int main()
{
int fd,mm,nread;
char buff[MAX_BUFFER_SIZE+1];
if(access(MYFIFO,F_OK) == -1)
{
mm = mkfifo(MYFIFO,0666);
if((mm < 0) && (errno != EEXIST))
{
printf("mkfifo error!");
exit(1);
}
}

memset(buff,'\0',sizeof(buff));
while(1)
{

fd = open(MYFIFO,O_RDONLY);
if(fd == -1)
{
printf("open error!");
exit(1);
}

nread = read(fd,buff,MAX_BUFFER_SIZE);
if(nread > 0)
{
printf("Read '%s' from FIFO\n",buff);

}
close(fd);
}

exit(0);
}

PIPE_BUF /* 定义在limits.h中 */
sscanf与scanf类似，都是用于输入的，只是后者以键盘(stdin)为输入源，前者以固定字符串为输入源。

fifo_write.c 的优化版本见Linux C 编程----有名管道FIFO，程序更新

fifo 有名管道详细分析见Linux命名管道FIFO的读写规则 以及该博主的其他相关博客。

更多内容，详见于http://www.farsight.com.cn/news/emb201.htm