linux环境进程间通信之有名管道

准备讲座的第二个内容就是进程间通信中的有名管道。
有人可能会问道：管道和有名管道有什么关系和区别呢，首先顾名思义，有名管道就是有名字的管道，再深点，就是现实存在的一个东西，OK。我们知道管道是存在于内存当中的特殊文件系统，那有名管道则是正常存在于硬盘上的特殊文件。因此，这也就克服了管道只能在有亲缘关系的进程中传递数据的限制了，有了名字，我们用的时候按名字去用不就谁都可以了？有名管道又名FIFO(First In First Out),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。

1.有名管道的创建

#include #include 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.有名管道的打开规则：
如果读进程打开FIFO，而且已有写进程打开这个有名管道，那么正常返回。如果当前进程设置了阻塞标志，而且所有进程的都为读打开这个有名管道，那么可能一直阻塞直到有写进程打开这个FIFO；或者直接成功返回打开操作因为没有设置阻塞标志
如果写进程打开FIFO，而且已有读进程打开这个有名管道。那么正常返回。如果当前进程设置了阻塞标志，而且所有进程都为写而打开这个有名管道，那么可能一直阻塞直到有读进程打开这个FIFO；或者直接成功返回打开操作因为没有设置阻塞标志。
3.有名管道读写规则：
从FIFO中读数据

• 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。

从FIFO中写数据
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；

其实有名管道和管道非常类似，个人认为，有名管道是管道的实体化，解决的非亲属进程之间不能利用管道传输的信息的能力。因此在其他上面的操作都非常类似，比如半双工的特性等等。两者的程序也都比较类似，也就是有名管道多了一次open的操作。
好了，有名管道就说到这。我的例子比较长，是一个利用有名管道写的聊天程序。参考《 linux C编程实战》上面的例子。话说这上面的例子非常之经典。比一些其他的某某某大牛的书好多了。