Linux进程间通信（IPC）之二——命名管道（FIFO）

来源：互联网发布：管家婆软件下载编辑：程序博客网时间：2024/06/08 10:16

1 命名管道(FIFO)

经过前文《Linux进程间通信（IPC）之一——管道》介绍管道，但是管道应用的一个重大缺陷就是没有名字，因此只能用于亲缘进程之间的通信。后来从管道为基础提出命名管道（named pipe，FIFO）的概念，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。值得注意的是，FIFO严格遵循先进先出（first in first out），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。它们不支持诸如lseek()等文件定位操作。

2 命名管道的创建

#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

该函数经创建一个FIFO，FIFO在文件系统中表现为一个文件（该文件为fifo类型文件），文件的路径由参数pathname指定；第二个参数mode和系统调用open函数中的mode是一样的。如果pathname路径下的文件已经存在，则mkfifo返回-1，errono将会返回EEXIST。

3 命名管道操作

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打开FIFO，请注意以下方面：

1、当以阻塞（未指定O_NONBLOCK）方式只读打开FIFO的时候，则将会被阻塞，直到有其他进程以写方式打开该FIFO。
2、类似的，当以阻塞（未指定O_NONBLOCK）方式只写打开FIFO的时候，则将会被阻塞，直到有其他进程以读方式打开该FIFO。
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。

在上文《Linux进程间通信（IPC）之一——管道》提到：如果写入管道的数据量小于等于PIPE_BUF，则系统保证write为原子操作，多个进程同时写管道，将不会出现穿插；如果写入数据量大于PIPE_BUF，则系统将不保证write为原子操作，多个进程同时写管道，则将有可能会穿插写入。这个规则在命名管道中继续适用。

4 应用实例

本例为一个client-server模式，服务器端将会创建一个闻名fifo文件（本例中为“/tmp/server”），并读取该fifo文件。客户端则打开该fifo文件，并把其请求写入该FIFO文件。服务器端读取该命令并执行之。

服务器端的代码为：

#include <stdio.h>

#include <errno.h>

#include <stdlib.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

#include <unistd.h>

struct fifo_cmd

        pid_t child_pid;

    char cmd[100];

};

int main(void)

     int fd;

       struct fifo_cmd cmd; int err; int n;

    if((err = mkfifo("/tmp/server", 0777)) < 0)

      { if(errno != EEXIST)

                { perror("mkfido fail: ")

                    exit(-1);

   if((fd = open("/tmp/server", O_RDONLY)) < 0)

          perror("open fail: ");

                exit(-1);

   while(1)

           if((n = read(fd, &cmd, sizeof(cmd))) < 0)

                  perror("read fail: ");

                        exit(-1);

           if(n > 0)

                     printf("command from %d: %s\n", cmd.child_pid, cmd.cmd);

          sleep(1);

请把这个代码编译成server。

客户端代码如下：

#include <stdio.h>

#include <errno.h>

#include <stdlib.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <unistd.h>

#include <fcntl.h>

#include <string.h>

struct fifo_cmd

 pid_t pid;

 char cmd[100];

};

int main(int argc, char* argv[])

   int fd;

   struct fifo_cmd cmd;

  if((fd = open("/tmp/server", O_WRONLY)) < 0)

    perror("open fail: ");

    exit(-1);

  cmd.pid = getpid();

  while(1)

     printf("%%: ");

     fgets(cmd.cmd, sizeof(cmd.cmd), stdin);

   cmd.cmd[strlen(cmd.cmd) - 1] = 0;

       if(write(fd, &cmd, sizeof(cmd)) < 0)

          perror("write fail: ");

         exit(-1);

请把客户端代码编译成client。

测试时我们可以启动多个client，我们将会看到client发生命令将会在服务器端执行之。

5 总结

与管道相比，FIFO最大的特点就是其在文件系统中有fifo文件存在，这样就可以做到进程间通信。

6 FIFO的缺点
当然FIFO也有它的局限性。客户端可以发请求到服务器，但前提是要知道一个公共的FIFO通道，对于实现服务器回传应答到客户端的问题，可以通过为每一个客户端创建一个专用的FIFO，来实现回传应答。但也有不足，服务器会同时应答成千上万个客户端，创建如此多的FIFO是否会使系统负载过大，相应的如何判断客户端是否因

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