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Linux系统（55）
命名管道创建和读写
Version 1:
在Linux系统下，命名管道可由两种方式创建（假设创建一个名为“fifoexample”的有名管道）：
（1）mkfifo(&fifoexample&,&rw&);
（2）mknod fifoexample p
mkfifo是一个函数，mknod是一个系统调用，即我们可以在shell下输出上述命令。
有名管道创建后，我们可以像读写文件一样读写之：
/* 进程一：读有名管道*/
void main()
int count = 1;
char buf[BUFFER_LEN];
in_file = fopen(&pipeexample&, &r&);
if (in_file == NULL)
printf(&Error in fdopen.\n&);
while ((count = fread(buf, 1, BUFFER_LEN, in_file)) & 0)
printf(&received from pipe: %s\n&, buf);
fclose(in_file);
/* 进程二：写有名管道*/
void main()
FILE *out_
int count = 1;
char buf[BUFFER_LEN];
out_file = fopen(&pipeexample&, &w&);
if (out_file == NULL)
printf(&Error opening pipe.&);
sprintf(buf, &this is test data for the named pipe example\n&);
fwrite(buf, 1, BUFFER_LEN, out_file);
fclose(out_file);
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Version 2:
有名管道（FIFO）的创建可以使用函数mkfifo()，该函数类似于open操作，可以指定管道的路径和打开的模式（用户也可以在命令行中使用&mknod 管道名 p&来创建有名管道）。
在创建管道成功之后，就可以使用open(),read()和write()这些函数，与不同文件不同的是阻塞问题。
对于阻塞问题：
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。即如果米有数据，则读函数将立即返回0
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
若该函数是非阻塞打开，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
#include &sys/types.h&
#include &sys/stat.h&
int mkfifo(const char* pathname, mode_t mode)
O_RDONLY ：读管道
O_WRONLY：写操作
O_RDWR：读写管道
O_NONBLOCK：非阻塞
O_CREAT：如果该文件不存在，就新创建一个新的文件
O_EXCL：如果配合O_CREAT时文件存在，那么返回错误信息（EEXIST）可以通过access(FILENAME, F_OK)来判断文件是否存在。
转载地址：
Version 3：
2.有名管道概述及相关API应用
2.1 有名管道相关的关键概念
管道应用的一个重大限制是它没有名字，因此，只能用于具有亲缘关系的进程间通信，在有名管道（named pipe或FIFO）提出后，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。
2.2 有名管道的创建
#include &sys/types.h&
#include &sys/stat.h&
int mkfifo(const char * pathname, mode_t mode)
该函数的第一个参数是一个普通的路径名，也就是创建后FIFO的名字。第二个参数与打开普通文件的open()函数中的mode 参数相同。 如果mkfifo的第一个参数是一个已经存在的路径名时，会返回EEXIST错误，所以一般典型的调用代码首先会检查是否返回该错误，如果确实返回该错误，那么只要调用打开FIFO的函数就可以了。一般文件的I/O函数都可以用于FIFO，如close、read、write等等。
2.3 有名管道的打开规则
有名管道比管道多了一个打开操作：open。
FIFO的打开规则：
如果当前打开操作是为读而打开FIFO时，若已经有相应进程为写而打开该FIFO，则当前打开操作将成功返回；否则，可能阻塞直到有相应进程为写而打开该FIFO（当前打开操作设置了阻塞标志）；或者，成功返回（当前打开操作没有设置阻塞标志）。
如果当前打开操作是为写而打开FIFO时，如果已经有相应进程为读而打开该FIFO，则当前打开操作将成功返回；否则，可能阻塞直到有相应进程为读而打开该FIFO（当前打开操作设置了阻塞标志）；或者，返回ENXIO错误（当前打开操作没有设置阻塞标志）。
2.4 有名管道的读写规则
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内没有数据，则对于设置了阻塞标志的读操作来说，将一直阻塞。对于没有设置阻塞标志读操作来说则返回-1，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说，造成阻塞的原因有两种：当前FIFO内有数据，但有其它进程在读这些数据；另外就是FIFO内没有数据。解阻塞的原因则是FIFO中有新的数据写入，不论信写入数据量的大小，也不论读操作请求多少数据量。
读打开的阻塞标志只对本进程第一个读操作施加作用，如果本进程内有多个读操作序列，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。
注：如果FIFO中有数据，则设置了阻塞标志的读操作不会因为FIFO中的字节数小于请求读的字节数而阻塞，此时，读操作会返回FIFO中现有的数据量。
向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。
对于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。
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。
对于没有设置阻塞标志的写操作：
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。
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；
对FIFO读写规则的验证：
下面提供了两个对FIFO的读写程序，适当调节程序中的很少地方或者程序的命令行参数就可以对各种FIFO读写规则进行验证。
程序1：写FIFO的程序
#include &sys/types.h&
#include &sys/stat.h&
#include &errno.h&
#include &fcntl.h&
#define FIFO_SERVER &/tmp/fifoserver&
main(int argc,char** argv)
//参数为即将写入的字节数
char w_buf[4096*2];
memset(w_buf,0,4096*2);
if((mkfifo(FIFO_SERVER,O_CREAT|O_EXCL)&0)&&(errno!=EEXIST))
printf(&cannot create fifoserver\n&);
if(fd==-1)
if(errno==ENXIO)
printf(& no reading process\n&);
fd=open(FIFO_SERVER,O_WRONLY|O_NONBLOCK,0);
//设置非阻塞标志
//fd=open(FIFO_SERVER,O_WRONLY,0);
//设置阻塞标志
real_wnum=write(fd,w_buf,2048);
if(real_wnum==-1)
if(errno==EAGAIN)
printf(& try later\n&);
printf(&real write num is %d\n&,real_wnum);
real_wnum=write(fd,w_buf,5000);
//5000用于测试写入字节大于4096时的非原子性
//real_wnum=write(fd,w_buf,4096);
//4096用于测试写入字节不大于4096时的原子性
if(real_wnum==-1)
if(errno==EAGAIN)
printf(&try later\n&);
程序2：与程序1一起测试写FIFO的规则，第一个命令行参数是请求从FIFO读出的字节数
#include &sys/types.h&
#include &sys/stat.h&
#include &errno.h&
#include &fcntl.h&
#define FIFO_SERVER &/tmp/fifoserver&
main(int argc,char** argv)
char r_buf[4096*2];
r_size=atoi(argv[1]);
printf(&requred real read bytes %d\n&,r_size);
memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));
fd=open(FIFO_SERVER,O_RDONLY|O_NONBLOCK,0);
//fd=open(FIFO_SERVER,O_RDONLY,0);
//在此处可以把读程序编译成两个不同版本：阻塞版本及非阻塞版本
if(fd==-1)
printf(&open %s for read error\n&);
memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));
ret_size=read(fd,r_buf,r_size);
if(ret_size==-1)
if(errno==EAGAIN)
printf(&no data avlaible\n&);
printf(&real read bytes %d\n&,ret_size);
unlink(FIFO_SERVER);
程序应用说明：
把读程序编译成两个不同版本：
阻塞读版本:br
以及非阻塞读版本nbr
把写程序编译成两个四个版本：
非阻塞且请求写的字节数大于PIPE_BUF版本：nbwg
非阻塞且请求写的字节数不大于PIPE_BUF版本：版本nbw
阻塞且请求写的字节数大于PIPE_BUF版本：bwg
阻塞且请求写的字节数不大于PIPE_BUF版本：版本bw
下面将使用br、nbr、w代替相应程序中的阻塞读、非阻塞读
验证阻塞写操作：
当请求写入的数据量大于PIPE_BUF时的非原子性：
当请求写入的数据量不大于PIPE_BUF时的原子性：
验证非阻塞写操作：
当请求写入的数据量大于PIPE_BUF时的非原子性：
请求写入的数据量不大于PIPE_BUF时的原子性：
不管写打开的阻塞标志是否设置，在请求写入的字节数大于4096时，都不保证写入的原子性。但二者有本质区别：
对于阻塞写来说，写操作在写满FIFO的空闲区域后，会一直等待，直到写完所有数据为止，请求写入的数据最终都会写入FIFO；
而非阻塞写则在写满FIFO的空闲区域后，就返回(实际写入的字节数)，所以有些数据最终不能够写入。
对于读操作的验证则比较简单，不再讨论。
附2：对FIFO打开规则的验证（主要验证写打开对读打开的依赖性）
#include &sys/types.h&
#include &sys/stat.h&
#include &errno.h&
#include &fcntl.h&
#define FIFO_SERVER &/tmp/fifoserver&
int handle_client(char*);
main(int argc,char** argv)
if((mkfifo(FIFO_SERVER,O_CREAT|O_EXCL)&0)&&(errno!=EEXIST))
printf(&cannot create fifoserver\n&);
handle_client(FIFO_SERVER);
int handle_client(char* arg)
ret=w_open(arg);
switch(ret)
printf(&open %s error\n&,arg);
printf(&no process has the fifo open for reading\n&);
return -1;
printf(&something wrong with open the fifo except for ENXIO&);
return -1;
printf(&open server ok\n&);
printf(&w_no_r return ----\n&);
unlink(FIFO_SERVER);
int w_open(char*arg)
open error for no reading
//-1 open error for other reasons
if(open(arg,O_WRONLY|O_NONBLOCK,0)==-1)
{ if(errno==ENXIO)
return -1;
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参考知识库
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