【Linux】有名管道实现Linux进程间通信

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所属分类:linux技术
摘要

进程间通信有多种方式实现,本文主要讲解有名管道的通信方式。匿名管道由于没有名字,只能用于具有亲缘关系的进程间通信。


进程间通信之有名管道​

进程间通信有多种方式实现,本文主要讲解有名管道的通信方式。

一, 有名管道简介

匿名管道由于没有名字,只能用于具有亲缘关系的进程间通信。

为了克服这个缺点,就提出了有名管道(FIFO),也称为命名管道FIFO文件

有名管道(FIFO)提供了一个路径名与之关联,以FIFO的文件形式存在于文件系统中,且打开方式与打开一个普通文件是一样的,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。因此,通过FIFO不相关的进程也能交换数据。

FIFO文件被打开,就可以使用与操作匿名管道和其它文件的系统调用一样的I/O系统调用,如使用 read()读数据write()写数据close()关闭FIFO等。

与管道一样,FIFO也有一个写入端和读取端,且从管道中读取数据的顺序与写入数据的顺序是一样的。FIFO的名称也由此而来:先入先出。也是一个环形队列。

有名管道和匿名管道大部分是相同的,不同在于:

  • FIFO在文件系统中作为一个特殊文件存在,FIFO的内容存放在内存中;
  • 当使用FIFO的进程退出后,FIFO文件将继续保存在文件系统中以便以后使用;

二, 有名管道的使用

1. 创建有名管道

  • 方式1:可以使用命令创建有名管道:
mkfifo 名字 
  • 方式2:使用函数mkfifo()函数创建有名管道

使用mkfifo创建了FIFO后,就可以使用open打开它,常见的文件I/O函数都可以用于FIFO。

FIFO严格遵循先进先出,对FIFO的读总是从开始处返回数据,对FIFO的写则是把数据添加到末尾,FIFO不支持lseek()等文件定位的函数。

函数mkkfifo()声明:

#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode); 
  • 参数说明:
    • pathname:管道名称的路径;
    • mode:FIFO的权限,和open是一样的;如0664;
  • 返回值:成功返回0,失败返回-1,并设置对应的errno;

创建管道示例:

#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <stdio.h>  int main() {     // 创建有名管道     int ret = mkfifo("fifo1",0664);     if(ret == -1)     {         perror("mkfifo");         return -1;     }      return 0; } 

有名管道使用示例,有两个文件,read.c用来读管道中的数据,write.c用来向管道写数据。read.c和write.c的内容如下:

read.c

// 从管道中读取数据 #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h>  int main() {      // 1. 打开管道文件     int fd = open("test",O_RDONLY);  // 阻塞,如果没有写端打开那么会一直阻塞在这里     if(fd == -1){         perror("open");         exit(0);     }      // 2. 读数据     while (1)     {         char buf[1024]={0};         int len = read(fd,buf,sizeof(buf));         if(len == -1){             perror("read");             exit(0);         }         else if(len == 0){             // len = 0表示已经读到管道末尾,写端断开连接了             break;         }         printf("receive buf: %sn",buf);     }      // 3. 关闭FIFO     close(fd);           return 0; } 

write.c:

// 向管道中写数据 #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <string.h> #include <stdlib.h>  int main() {     // 创建有名管道     // 1. 先判断文件是否存在     if(-1 == access("test",F_OK))   // 判断文件是否存在     {         printf("管道不存在,创建管道n");         // 2. 创建管道文件         int ret = mkfifo("test",0664);         if(ret == -1)         {             perror("mkfifo");             return -1;         }     }      // 3. 打开管道,以只写方式打开管道     int fd = open("test",O_WRONLY);  // 阻塞方式,如果没有读端打开,那么会一直阻塞在这里     if(fd == -1)     {         perror("open");         exit(0);     }      // 4. 向管道中写入数据     for(int i=0;i<100;i++){         char buf[1024]={0};         sprintf(buf,"hello, %dn",i);         printf("write data : %sn",buf);         write(fd,buf,strlen(buf));         sleep(1);     }      // 5. 关闭FIFO     close(fd);      return 0; } 

生成可执行文件 read 和 write,当只执行read或只执行write时,会一直阻塞;当两个文件都执行时,会进行数据传递;

2. 有名管道的注意事项

  • 一个进程以只读打开管道会阻塞,直到另外一个进程以只写打开管道;
  • 一个进程以只写打开管道会阻塞,直到另外一个进程以只读打开管道;

有名管道的读写特性:

  • 读管道
    • 管道中有数据,read返回实际读到的字节数;
    • 管道中无数据:
      • 管道写端被全部关闭,read返回0,相当于读到文件末尾;
      • 管道写端没有被全部,read阻塞等待;
  • 写管道
    • 管道读端全部关闭,进行异常终止,收到信号SIGPIPE;
    • 管道读端没有被全部关闭:
      • 管道已经满了,write阻塞等待
      • 管道没有满,write将数据写入,并返回实际写入的实际字节数