Linux下进程通信匿名管道pipe

3 命名管道(FIFO/named PIPE)

匿名管道(pipe):这个方式的一个缺陷，就是这些就进程都是由一个共同的祖先进程启动，这给我们在不相关的进程之间交换数据带来了不方便。
无名管道只能用于具有亲缘关系的进程之间，这就大大限制了管道的使用。而有名管道可以解决这个问题，他可以实现任意两个进程之间的通信。

有名管道的创建可以使用mkfifo函数，函数的使用类似于open函数的使用，可以指定管道的路径和打开的模式。

3.1 什么是命名管道

命名管道也被称为FIFO或者named pipe，它是一种特殊类型的文件，它在文件系统中以文件名的形式存在，但是它的行为却和之前所讲的匿名管道类似。
FIFO(First in, First out) 为一种特殊的文件类型，它在文件系统中有对应的路径。
当一个进程以读(r)的方式打开该文件，而另一个进程以写(w)的方式打开该文件，那么内核就会在两个进程之间建立管道，所以FIFO实际上也由内核管理，不与硬盘打交道。
叫FIFO，因为管道本质上是一个先进先出的队列数据结构，最早放入的数据被最先读出来，从而保证信息交流的顺序。
写模式的进程向FIFO中写入，而读模式的进程从FIFO文件中读出。当删除FIFO文件时，管道连接也随之消失。FIFO的好处在于我们可以通过文件的路径来识别管道，从而让没有亲缘关系的进程之间建立连接 **

3.2 命名管道的读写规则

1、从FIFO中读取数据的约定：如果一个进程为了从FIFO中读取数据而阻塞打开了FIFO，那么该进程内的读操作为设置了阻塞标志的读操作。
2、从FIFO中写入数据的约定：如果一个进程为了想FIFO中写入数据而阻塞打开了FIFO，那么该进程内的写操作为设置了阻塞标志的写操作。

3.3 命名管道的安全问题

让写操作原子化，怎么才能使写操作原子化呢？
系统规定，在一个以O_WRONLY(即阻塞方式)打开的FIFO中，如果写入的数据长度小于等于PIPE_BUF，那么或者写入全部字节，或者一个字节都不写入。如果所有的写请求都是发往一个阻塞的FIFO的，并且每个写请求的数据长度小于等于PIPE_BUF字节，系统就可以确保数据绝不会交错在一起。

相比TCP通信方式

命名管道常常用于应用程序之间的通迅，由于不需要进行序列化和反序列化操作，效率是非常高的。相比TCP通信方式,效率更高，但比共享内存要低点。

Android JNI之命名管道(FIFO/mkfifo)的使用

场景描述：在JNI层使用mkfifo，并且读写数据，同时在Android Java层读写fifo数据。

Android Java层读写fifo数据，获取fifo路径后，new File能够成功，说明路径是对的，但是然后用各种Stream，都无法成功获得可用的流，进而无法继续操作。
暂时的结论，Java层读写fifo数据比较有困难，new 各种Stream时会阻塞住出不来，有空了再试，可能的原因可以看完本文，可能与底层申请只读权限不会成功有关系。

先说说在JNI层使用mkfifo，首先，FIFO的路径怎么确定，不是随便给个路径就能mkfifo成功的，经过试验，路径可以这样确定，在ANDROID JAVA层写如下代码：

String fifoName="my_test_fifo";     
  String seprator = File.separator;
  //get full fifo auto
  String dataDir=context.getApplicationInfo().dataDir;
 
  String fullFifoPath=dataDir+seprator+fifoName;//this is the full path you want!!!

获取到完整的FIFO路径(fullFifoPath)后，便可以通过JNI接口传入底层C/C++代码，底层利用这个完整的路径进行mkfifo，open，write，read等操作：


//fifo操作自己本身需要的几个头文件，其它需要的头文件自己看着加
#include 
#include 
#include 
 
int fd_fifo;//fifo handle
char *fifoPath="your fifo path";//不要hard code，换成你自己的fifo路径
if (mkfifo(fifoPath, 0666)<0 && errno != EEXIST)
{
    //LOGI("can't create fifo ");
   return; 
}
 
//mkfifo success
 
fd_fifo=open(fifoPath, O_RDONLY | O_NONBLOCK);
if( fd_fifo<0)
{
   // LOGI("fd=%d,can't open fifoPath%s",fd_fifo,fifoPath);
   return;
}
else
{
   // LOGI("fd=%d,Success open fifoPath=%s",fd_fifo,fifoPath);
}

需要额外提醒大家一点的就是，在进行open操作的时候，关于权限问题，这是在ANDROID上调用底层代码特有的一个诡异的地方，还没找到具体的原因，大家注意一下就行了：

如果打开时权限参数为只读，会失败，如下代码：

fd_fifo=open(fifoPath， O_WRONLY | O_NONBLOCK);

返回值fd_fifo会是-1，代表失败，如果把O_NONBLOCK去掉，则会一直阻塞住出不来。但是如果打开权限是可读写（O_RDWR）和只读（O_RDONLY）都会成功，同时，一个诡异的地方，一旦申请过O_RDWR，后面再用O_WRONLY就会成功了，下面是我依次以不同权限open的返回值结果：

2020-12-10 19:00:30.005 5327-5383/com.example.myapplication I/log_c: testfd_wo=-1 //O_WRONLY | O_NONBLOCK，失败
2020-12-10 19:00:30.005 5327-5383/com.example.myapplication I/log_c: testfd_wr=94//O_RDWR | O_NONBLOCK，成功
2020-12-10 19:00:30.005 5327-5383/com.example.myapplication I/log_c: testfd_ro=95//O_RDONLY | O_NONBLOCK，成功
2020-12-10 19:00:30.005 5327-5383/com.example.myapplication I/log_c: testfd_w=96//O_WRONLY | O_NONBLOCK，成功，因为前面以O_RDWR的权限open过，所以这里成功了！

JAVA层new各种stream会阻塞住出不来的现象，暂时能得到的原因是：java里面new stream的时候默认是以阻塞方式去new 的，虽然路径存在，但是申请不到，就一直阻塞住。

参考

命名管道文件的使用
使用命名管道实现进程间通信
Android JNI之命名管道(FIFO/mkfifo)的使用(2)

Linux下进程通信命名管道FIFO

3 命名管道(FIFO/named PIPE)

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3.2 命名管道的读写规则

3.3 命名管道的安全问题

相比TCP通信方式

Android JNI之命名管道(FIFO/mkfifo)的使用

参考

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