【UNIX网络编程】FIFO

管道作为进程间通信的最古老方式，它的缺点是没有名字，因此仅仅能用在有亲缘关系的父子进程之间。对于无亲缘关系的进程间。无法用管道进行通信。FIFO能够完毕无亲缘关系的进程间的通信。FIFO也被称为命名管道。它是一种特殊类型的文件。在文件系统中以文件名称的形式存在，但它的行为却和上面提到的管道类似。

创建命名管道有两种方法：

1、在命令行上运行命令：mkfifo filename 来创建FIFO。

2、使用mkfifo函数创建FIFO。

#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode); 	//返回值：若成功则返回0，若出错则返回-1

注意。mkfifo函数仅仅是创建FIFO，要想打开它。还必须使用open函数。并且创建的过程中是隐含了O_CREAT| O_EXCL标志的,也就是说它要么创建一个新的FIFO，要么返回一个EEXIST错误。假设不希望创建一个新的FIFO，就改调用open而不是mkfifo。要打开一个已存在的FIFO或创建一个新的FIFO，应先调用mkfifo。再检查它是否返回EEXIST错误，若返回该错误则改为调用open。FIFO不能打来来既读又写，由于它是半双工的。

FIFO与管道的差别主要有下面两点：

1、创建并打开一个管道仅仅须要调用pipe。创建并打开一个FIFO则须要调用mkfifo后再调用open。

2、管道在全部进程终于都关闭它之后自己主动消失。

FIFO的名字则仅仅有调用unlink才从文件系统中删除。

管道与FIFO都有系统加在他们上面的限制：

1、OPEN_MAX 一个进程在随意时刻打开的最大描写叙述符数。

2、PIPE_BUF 可原子地写一个管道或FIFO的最大数据量。

以下就以样例来学习FIFO的创建、訪问、打开等操作。

创建方法一mkfifo命令：

book@book-desktop:/work/tmp/unp$ mkfifo my_file  	//利用mkfifo命令创建my_file命名管道
book@book-desktop:/work/tmp/unp$ ls -l my_file
prw-r--r-- 1 book book 0 2014-07-03 15:44 my_file	//利用ls命令查看上一条命令创建的my_file命名管道
book@book-desktop:/work/tmp/unp$ mkfifo my_file
mkfifo: cannot create fifo `my_file': File exists	//由于命名管道已经存在，所以此时的mkfifo命令失败

创建方法二mkfifo函数：

将上面的命名管道删除后，利用以下的语句又一次创建my_file命名管道。

	int res = mkfifo("my_file", 0777);
	if(res == 0)	printf("FIFO created\n");
	exit(EXIT_SUCCESS);

查看结果例如以下：

book@book-desktop:/work/tmp/unp$ rm -rf my_file
book@book-desktop:/work/tmp/unp$ ls
a.out  fifo.c       mutex  pipemesg  unpv22e
fifo   fifocliserv  pipe   pxmsg     unpv22e.tar.gz
book@book-desktop:/work/tmp/unp$ ./a.out
FIFO created
book@book-desktop:/work/tmp/unp$ 

訪问上面创建的FIFO：

cat < my_file，由于此时FIFO里没有不论什么数据。所以此时堵塞。

echo "Hello world." > my_file，由于没有echo等待其它进程读取数据。所以相同堵塞。

使用open打开FIFO文件：

1、打开FIFO的主要限制是，程序不能以O_RDWR模式打开FIFO文件进行读写操作，由于通常我们仅仅是单向传递数据。假设须要双向传递数据，就要创建一对FIFO。

实现实例请參考之前写的客户-server程序，点此进入。

2、打开FIFO文件和打开普通文件的还有一个差别是。对open_flag的O_NOBLOCK选项的使用方法。使用这个选项不仅改变open调用的处理方式。还会改变对这次open调用返回的文件描写叙述符进行的读写请求的处理方式。

a、open(const char *path, O_RDONLY);这样的情况下。open调用将堵塞，除非有一个进程以写方式打开同一个FIFO。否则不会返回。

比如上面的cat命令的样例。

b、open(const char *path,O_RDONLY | O_NONBLOCK);即使没有其它进程以写方式打开FIFO，这个open调用也将成功马上返回。

c、open(const char *path, O_WRONLY); open调用将堵塞，知道有一个进程以读的方式打开同一个FIFO为止。如上面的echo命令的样例。

d、open(const char *path, O_WRONLY | O_NONBLOCK);函数马上返回。但假设没有进程以读方式打开FIFO。open调用将返回一个错误而且FIFO也不会被打开。

演示样例代码：

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

#define FIFO_NAME "my_file"

int
main(int argc, char **argv)
{
	int res;
	int open_mode = 0;
	int i;

	if(argc < 2){
		fprintf(stderr, "Usage : %s <some combinations of\
						O_RDONLY O_WRONLY O_NONBLOCK>\n", *argv);
				exit(EXIT_FAILURE);
	}

	for(i = 1; i < argc; i++){
		if(strncmp(*++argv , "O_RDONLY", 8) == 0);
			open_mode |= O_RDONLY;
		if(strncmp(*++argv , "O_WRONLY", 8) == 0);
			open_mode |= O_WRONLY;
		if(strncmp(*++argv , "O_NONBLOCK", 10) == 0);
			open_mode |= O_NONBLOCK;
	}

	if(access(FIFO_NAME, F_OK) == -1){
		res = mkfifo(FIFO_NAME, 0777);
		if(res != 0){
			fprintf(stderr, "Could not create fifo %s\n", FIFO_NAME);
			exit(EXIT_FAILURE);
		}
	}

	printf("Process %d opending FIFO\n", getpid());
	res = open(FIFO_NAME, open_mode);
	printf("Process %d result %d\n", getpid(), res);
	sleep(5);
	if(res != -1)	close(res);
	printf("Process %d finished\n", getpid());
	exit(EXIT_SUCCESS);
}

对于FIFO的高级一点的应用。比方客户-server程序，进程间通信等，參见直接的总结，点此链接。

參考：

1、之前的总结：http://blog.csdn.net/to_be_it_1/article/details/28384117

2、《Linux程序设计》 Neil Matthew&&Richard Stones

3、《UNIX环境高级编程》Richard Stevenson

4、《UNIX网络编程 卷2》 Richard Stevenson