Linux--進程間通信（管道及有名管道FIFO）

一. 管道：

　　　1.只能用於具有親緣關係的進程之間的通信　　

　　　2.半雙工通信模式

　　　3.一種特殊的文件，是一種只存在於內核中的讀寫函數

 

管道基於文件描述符，管道建立時，有兩個文件描述符：

a. fd[0]: 固定用於讀管道

b. fd[1]: 固定用於寫管道

 

創建管道：pipe()

　　　　　一般步驟：1. pipe()創建管道　　2. fork()創建子進程　　3. 子進程會繼承父進程的管道

 

關閉管道：1. 逐個關閉文件描述符　　2. close()

 

eg. 父子進程間的管道通信：父子進程對管道分別有自己的讀寫通道，把無關的讀端或寫段關閉。

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

#define MAX_DATA_LEN 256
#define DELAY_TIME 1

int main() {
    pid_t pid;
    char buf[MAX_DATA_LEN];
    const char *data="Pipe Test program";
    int real_read,real_write;
    int pipe_fd[2];

    memset((void*)buf,0,sizeof(buf));

    if(pipe(pipe_fd)<0){
        perror("Pipe create error!\n");
        exit(1);
    }

    if ((pid=fork())<0) {
        perror("Fork error!\n");
        exit(1);
    } else if (pid==0) {
        close(pipe_fd[1]);
        sleep(DELAY_TIME*3);

        if ((real_read=read(pipe_fd[0],buf,MAX_DATA_LEN))>0) {
            printf("Child receive %d bytes from pipe: '%s'.\n",real_read,buf);
        }

        close(pipe_fd[0]);
        exit(0);
    } else {
        close(pipe_fd[0]);
        sleep(DELAY_TIME);

        if ((real_write=write(pipe_fd[1],data,strlen(data)))>0) {
            printf("Parent write %d bytes into pipe: '%s'.\n",real_write,data);
        }

        close(pipe_fd[1]);
        waitpid(pid,NULL,0);
        exit(0);
    }

}

 

 

二. 有名管道FIFO

　　1. 使不相關的兩個進程彼此通信：a. 通過路徑名指出，在文件系統中可見　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　 b. 管道建立後，兩進程可按普通文件一樣對其操作

　　2. FIFO遵循先進先出規則：a. 對管道讀從開始處返回數據

　　　　　　　　　　　　　　  b. 對管道寫則把數據添加到末尾

　　　　　　　　　　　　　　  c. 不支持如lseek()等文件定位操作

 

　　創建有名管道：mkfifo()

 

創建管道成功後，可使用open()、read()和write()等函數。

　　爲讀而打開的管道可在open()中設置O_RDONLY

　　爲寫而打開的管道可在open()中設置O_WRONLY

 

與普通文件不同的是阻塞問題

　　•普通文件的讀寫時不會出現阻塞問題

　　•在管道的讀寫中卻有阻塞的可能，

　　•非阻塞標誌：在open()函數中設定爲O_NONBLOCK

 

l阻塞打開與非阻塞打開

對於讀進程

　　•若該管道是阻塞打開，且當前FIFO內沒有數據，則對讀進程而言將一直阻塞到有數據寫入

　　•若該管道是非阻塞打開，則不論FIFO內是否有數據，讀進程都會立即執行讀操作。即如果FIFO內沒有數據，則讀函數將立刻返回0

對於寫進程

　　•若該管道是阻塞打開，則寫操作將一直阻塞到數據可以被寫入

　　•若該管道是非阻塞打開而不能寫入全部數據，則讀操作進行部分寫入或者調用失敗

 

 

eg. 寫FIFO與讀FIFO

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

#define FIFO "myfifo"
#define BUFF_SIZE 1024

int main(int argc,char* argv[]) {
    char buff[BUFF_SIZE];
    int real_write;
    int fd;

    if(argc<=1){
        printf("Usage: ./fifo_write string\n");
        exit(1);
    }

    sscanf(argv[1],"%s",buff);

% 測試FIFO是否存在，若不存在，mkfifo一個FIFO
    if(access(FIFO,F_OK)==-1){
        if((mkfifo(FIFO,0666)<0)&&(errno!=EEXIST)){
            printf("Can NOT create fifo file!\n");
            exit(1);
        }
    }

% 調用open以只寫方式打開FIFO，返回文件描述符fd    
    if((fd=open(FIFO,O_WRONLY))==-1){
        printf("Open fifo error!\n");
        exit(1);
    }

% 調用write將buff寫到文件描述符fd指向的FIFO中
    if ((real_write=write(fd,buff,BUFF_SIZE))>0) {
        printf("Write into pipe: '%s'.\n",buff);
        exit(1);
    }
    
    close(fd);
    exit(0);

}

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

#define FIFO "myfifo"
#define BUFF_SIZE 1024

int main() {
    char buff[BUFF_SIZE];
    int real_read;
    int fd;

%access確定文件或文件夾的訪問權限。即，檢查某個文件的存取方式
%如果指定的存取方式有效，則函數返回0，否則函數返回-1
%若不存在FIFO，則創建一個
    if(access(FIFO,F_OK)==-1){
        if((mkfifo(FIFO,0666)<0)&&(errno!=EEXIST)){
            printf("Can NOT create fifo file!\n");
            exit(1);
        }
    }

%以只讀方式打開FIFO，返回文件描述符fd    
    if((fd=open(FIFO,O_RDONLY))==-1){
        printf("Open fifo error!\n");
        exit(1);
    }

% 調用read將fd指向的FIFO的內容，讀到buff中，並打印
    while(1){
        memset(buff,0,BUFF_SIZE);
        if ((real_read=read(fd,buff,BUFF_SIZE))>0) {
            printf("Read from pipe: '%s'.\n",buff);
        }
    }
    
    close(fd);
    exit(0);
}