17、有名管道与无名管道之间的区别

 

1）无名管道:管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；需要双方通信时，需要建立起两个管道；只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲缘关系的进程）。

    单独构成一种独立的文件系统：管道对于管道两端的进程而言，就是一个文件，但它不是普通的文件，它不属于某种文件系统，而是自立门户，单独构成一种文件系统，并且只存在与内存中。

    数据的读出和写入：一个进程向管道中写的内容被管道另一端的进程读出。写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾，并且每次都是从缓冲区的头部读出数据。（有点像队列哈）

#include <unistd.h>

int pipe(int fd[2])

    该函数创建的管道的两端处于一个进程中间，在实际应用中没有太大意义，因此，一个进程在由 pipe()创建管道后，一般再fork一个子进程，然后通过管道实现父子进程间的通信（因此也不难推出，只要两个进程中存在亲缘关系，这里的亲缘关系指的是具有共同的祖先，都可以采用管道方式来进行通信）。

    向管道中写入数据时,linux将不保证写入的原子性，管道缓冲区一有空闲区域，写进程就会试图向管道写入数据。如果读进程不读走管道缓冲区中的数据，那么写操作将一直阻塞。

注：只有在管道的读端存在时，向管道中写入数据才有意义。否则，向管道中写入数据的进程将收到内核传来的SIFPIPE信号，应用程序可以处理该信号，也可以忽略（默认动作则是应用程序终止）。

2）有名管道：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。

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

3）无名管道由一个在基本文件系统存储设备上的INODE，一个与其相连的内存INODE，两个打开文件控制块（分别对应管道的信息发送端和信息接收端）及其所属进程的描述信息来标识，在系统执行PIPE（P）命令行之后生成。并在P[0]中返回管道的读通道打开文件描述等，在P[1]中返回管道的写通道打开文件描述符。从结构上看，无名管道没有文件路径名，不占用文件目录项，因此文件目录结构中的链表不适用于这种文件，它只是存在于打开文件结构中的一个临时文件，随其所依附的进程的生存而生存，当进程终止时，无名管道也随之消亡。

送入管道的信息一旦被读进程取用就从管道中消失了，读写操作之间符合先进先出的队列原则。

    管道文件是进程间通信的工具，为了尽量少的占用系统存储资源，一般系统均将其限制为最大长度为4096（PIPSIZ）字节的小型文件。当欲写入的消息超过4096字节时，就产生了读、写进程之间的同步问题。首先写操作查找PIPE文件中当前指针的偏移量F-OFFSET，然后从此位置开始尽量写入信息，当长度达到4096字节时，系统控制写进程进入睡眠状态，一直等待读进程取走全部信息时，文件长度指针置0，写进程才被唤醒继续工作。

    为防止多个进程同时读写一个管道文件而产生混乱，在管道文件的INODE标志字I-FLAY项中设置了ILOCK标志项，以设置软件锁的方式实现多进程间对管道文件的互斥使用。

无名管道存在着如下两个严重的缺点。

    第一，无名管道只能用于连接具有共同祖先的进程。

    第二，无名管道是依附进程而临时存在的。所以后来推出了一种无名管道的变种-有名管道，它常被称为FIFO。有名管道除继承了无名管道的所有特性优点之外，还屏弃了无名管道的两个缺点。

    首先，FIFO是一种永久性的机构，它具有普通的UNIX系统文件名。在系统下可利用MKNOD命令建立永久的管道，除非刻意删除它，否则它将一直保持在系统中。

其次，正是由于有名管道以“文件名”来标识，所以只要事先约定某一特定文件名，那样所有知道该约定的服务进程，不论它们之间是否有亲属关系，都可以便利地利用管道进行通信。

    通过下面的命令可以创建一个命名管道：

    /etc/mknod pipe_name p 

    其中“pipe_name”是要创建的命名管道的名字，参数p 必须出现在命名管道名字之后。 

    命名管道文件被创建后，一些进程就可以不断地将信息写入命名管道文件里，而另一些进程也可以不断地从命名管道文件中读取信息。对命名管道文件的读写操作是可以同时进行的。下面的例子显示命名管道的工作过程。

    进程A、B、C中运行的程序只是一条简单的echo命令，它们不断地把信息写入到命名管道文件/tmp/pipe1中。与此同时，程序中的“read msg”命令不断地从命名管道文件/tmp/pipe1中读取这些信息，从而实现这些进程间的信息交换。 

    程序执行时，首先创建命名管道文件，此时程序处于等待状态，直到A、B、C进程中某一个进程往命名管道中写入信息时，程序才继续往下执行。使用rm命令可以删除命名管道文件从而清除已设置的 命名管道。 

    下面是一个用于记录考勤的例子： 

    在主机上运行的程序/tmp/text产生命名管道/tmp/pipe1，并不断地从命名管道中读取信息送屏幕上显示。 

/tmp/text程序：

if [ ! -p /tmp/pipe1 ]

then

  /etc/mknode /tmp/pipe1 p

fi

while :

do

  read msg

  if [ “$msg" = “" ]

  then

continue

  else

echo “＄msg"

  fi

done < /tmp/pipe1

   在终端上运行的是雇员签到程序/tmp/text1。每个雇员在任何一台终端上键入自己的名字或代码，程序/tmp/text1将把这个名字连同当时的签到时间送入命名管道。

/tmp/text1程序：

tty=‘who am I | awk ‘{print ＄2}’’

while :

do

echo “Enter your name: \c" > /dev/＄tty

      read name

      today=‘date’

      echo “＄name\t＄today"

      done > /tmp/pipe1

   当雇员从终端上输入自己的姓名后，运行/tmp/text程序的主机将显示类似下面的结果： 

wang Thu Jan 28 09:29:26 BTJ 1999

he Thu Jan 28 09:29:26 BTJ 1999

cheng Thu Jan 28 09:30:26 BTJ 1999

zhang Thu Jan 28 09:31:26 BTJ 1999

named pipes(命名管道）管道具有很好的使用灵活性，表现在：

   1) 既可用于本地，又可用于网络。

   2) 可以通过它的名称而被引用。

   3) 支持多客户机连接。

   4) 支持双向通信。

   5) 支持异步重叠I/O操作。

不过，当前只有Windows NT,UNIX支持服务端的命名管道技术,win95/97/98等不支持。 SQL Server等数据库就有named pipes的连接方式。

(资料来源于互联网)