命名管道创建和读写

命名管道创建和读写

Version 1:

在Linux系统下,命名管道可由两种方式创建(假设创建一个名为“fifoexample”的有名管道):
(1)mkfifo("fifoexample","rw");
(2)mknod fifoexample p
mkfifo是一个函数,mknod是一个系统调用,即我们可以在shell下输出上述命令。
有名管道创建后,我们可以像读写文件一样读写之:


/* 进程一:读有名管道*/
void main()
{
FILE *in_file;
int count = 1;
char buf[BUFFER_LEN];
in_file = fopen("pipeexample", "r");
if (in_file == NULL)
{
printf("Error in fdopen.\n");
exit(1);
}
while ((count = fread(buf, 1, BUFFER_LEN, in_file)) > 0)
printf("received from pipe: %s\n", buf);
fclose(in_file);
}


/* 进程二:写有名管道*/
void main()
{
FILE *out_file;
int count = 1;
char buf[BUFFER_LEN];
out_file = fopen("pipeexample", "w");
if (out_file == NULL)
{
printf("Error opening pipe.");
exit(1);
}
sprintf(buf, "this is test data for the named pipe example\n");
fwrite(buf, 1, BUFFER_LEN, out_file);
fclose(out_file);
}


转载地址:http://baike.baidu.com/view/1492468.htm


Version 2:

有名管道(FIFO)的创建可以使用函数mkfifo(),该函数类似于open操作,可以指定管道的路径和打开的模式(用户也可以在命令行中使用"mknod 管道名 p"来创建有名管道)。
在创建管道成功之后,就可以使用open(),read()和write()这些函数,与不同文件不同的是阻塞问题。
对于阻塞问题:
读进程:
若该管道是阻塞打开,且当前FIFO内没有数据,则对读进程而言将一直阻塞到有数据写入。
若该管道是非阻塞打开,则不论FIFO内是否有数据,读进程都会立即执行读操作。即如果米有数据,则读函数将立即返回0
写进程:
若该管道是阻塞打开,则写操作将一直阻塞到数据可以被写入
若该函数是非阻塞打开,而不能写入全部数据,则读操作进行部分写入或者调用失败
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char* pathname, mode_t mode)
mode:
O_RDONLY :读管道
O_WRONLY:写操作
O_RDWR:读写管道
O_NONBLOCK:非阻塞
O_CREAT:如果该文件不存在,就新创建一个新的文件
O_EXCL:如果配合O_CREAT时文件存在,那么返回错误信息(EEXIST)可以通过access(FILENAME, F_OK)来判断文件是否存在。


转载地址:http://blog.php1.cn/article/details/3351


Version 3:

2.有名管道概述及相关API应用
2.1 有名管道相关的关键概念
管道应用的一个重大限制是它没有名字,因此,只能用于具有亲缘关系的进程间通信,在有名管道(named pipe或FIFO)提出后,该限制得到了克服。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。
2.2 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。

2.3 有名管道的打开规则
有名管道比管道多了一个打开操作:open。
FIFO的打开规则:
如果当前打开操作是为读而打开FIFO时,若已经有相应进程为写而打开该FIFO,则当前打开操作将成功返回;否则,可能阻塞直到有相应进程为写而打开该FIFO(当前打开操作设置了阻塞标志);或者,成功返回(当前打开操作没有设置阻塞标志)。
如果当前打开操作是为写而打开FIFO时,如果已经有相应进程为读而打开该FIFO,则当前打开操作将成功返回;否则,可能阻塞直到有相应进程为读而打开该FIFO(当前打开操作设置了阻塞标志);或者,返回ENXIO错误(当前打开操作没有设置阻塞标志)。
2.4 有名管道的读写规则
从FIFO中读取数据:
约定:如果一个进程为了从FIFO中读取数据而阻塞打开FIFO,那么称该进程内的读操作为设置了阻塞标志的读操作。
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。
注:如果FIFO中有数据,则设置了阻塞标志的读操作不会因为FIFO中的字节数小于请求读的字节数而阻塞,此时,读操作会返回FIFO中现有的数据量。
向FIFO中写入数据:
约定:如果一个进程为了向FIFO中写入数据而阻塞打开FIFO,那么称该进程内的写操作为设置了阻塞标志的写操作。
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;
对FIFO读写规则的验证:
下面提供了两个对FIFO的读写程序,适当调节程序中的很少地方或者程序的命令行参数就可以对各种FIFO读写规则进行验证。

程序1:写FIFO的程序

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#define FIFO_SERVER "/tmp/fifoserver"
main(int argc,char** argv)
//参数为即将写入的字节数
{
	int fd;
	char w_buf[4096*2];
	int real_wnum;
	memset(w_buf,0,4096*2);
	if((mkfifo(FIFO_SERVER,O_CREAT|O_EXCL)<0)&&(errno!=EEXIST))
		printf("cannot create fifoserver\n");
	if(fd==-1)
		if(errno==ENXIO)
			printf("open error; no reading process\n");
		
     	fd=open(FIFO_SERVER,O_WRONLY|O_NONBLOCK,0);
	//设置非阻塞标志
	//fd=open(FIFO_SERVER,O_WRONLY,0);
	//设置阻塞标志
	real_wnum=write(fd,w_buf,2048);
	if(real_wnum==-1)
	{
		if(errno==EAGAIN)
			printf("write to fifo error; try later\n");
	}
	else 
		printf("real write num is %d\n",real_wnum);
	real_wnum=write(fd,w_buf,5000);
	//5000用于测试写入字节大于4096时的非原子性
	//real_wnum=write(fd,w_buf,4096);
	//4096用于测试写入字节不大于4096时的原子性
	
	if(real_wnum==-1)
		if(errno==EAGAIN)
			printf("try later\n");
}

程序2:与程序1一起测试写FIFO的规则,第一个命令行参数是请求从FIFO读出的字节数
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#define FIFO_SERVER "/tmp/fifoserver"
main(int argc,char** argv)
{
	char r_buf[4096*2];
	int  fd;
	int  r_size;
	int  ret_size;
	r_size=atoi(argv[1]);
	printf("requred real read bytes %d\n",r_size);
	memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));
	fd=open(FIFO_SERVER,O_RDONLY|O_NONBLOCK,0);
	//fd=open(FIFO_SERVER,O_RDONLY,0);
	//在此处可以把读程序编译成两个不同版本:阻塞版本及非阻塞版本
	if(fd==-1)
	{
		printf("open %s for read error\n");
		exit();	
	}
	while(1)
	{
		
		memset(r_buf,0,sizeof(r_buf));
		ret_size=read(fd,r_buf,r_size);
		if(ret_size==-1)
			if(errno==EAGAIN)
				printf("no data avlaible\n");
		printf("real read bytes %d\n",ret_size);
		sleep(1);
	}	
	pause();
	unlink(FIFO_SERVER);
}

程序应用说明:
把读程序编译成两个不同版本:
阻塞读版本:br
以及非阻塞读版本nbr
把写程序编译成两个四个版本:
非阻塞且请求写的字节数大于PIPE_BUF版本:nbwg
非阻塞且请求写的字节数不大于PIPE_BUF版本:版本nbw
阻塞且请求写的字节数大于PIPE_BUF版本:bwg
阻塞且请求写的字节数不大于PIPE_BUF版本:版本bw
下面将使用br、nbr、w代替相应程序中的阻塞读、非阻塞读
验证阻塞写操作:
当请求写入的数据量大于PIPE_BUF时的非原子性:
nbr 1000
bwg
当请求写入的数据量不大于PIPE_BUF时的原子性:
nbr 1000
bw
验证非阻塞写操作:
当请求写入的数据量大于PIPE_BUF时的非原子性:
nbr 1000
nbwg
请求写入的数据量不大于PIPE_BUF时的原子性:
nbr 1000
nbw
不管写打开的阻塞标志是否设置,在请求写入的字节数大于4096时,都不保证写入的原子性。但二者有本质区别:
对于阻塞写来说,写操作在写满FIFO的空闲区域后,会一直等待,直到写完所有数据为止,请求写入的数据最终都会写入FIFO;
而非阻塞写则在写满FIFO的空闲区域后,就返回(实际写入的字节数),所以有些数据最终不能够写入。
对于读操作的验证则比较简单,不再讨论。

附2:对FIFO打开规则的验证(主要验证写打开对读打开的依赖性)
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#define FIFO_SERVER "/tmp/fifoserver"
int handle_client(char*);
main(int argc,char** argv)
{
	int r_rd;
	int w_fd;
	pid_t pid;
	if((mkfifo(FIFO_SERVER,O_CREAT|O_EXCL)<0)&&(errno!=EEXIST))
		printf("cannot create fifoserver\n");
	handle_client(FIFO_SERVER);
	
}
int handle_client(char* arg)
{
int ret;
ret=w_open(arg);
switch(ret)
{
	case 0:
	{	
	printf("open %s error\n",arg);
	printf("no process has the fifo open for reading\n");
	return -1;
	}
	case -1:
	{
		printf("something wrong with open the fifo except for ENXIO");
		return -1;
	}
	case 1:
	{
		printf("open server ok\n");
		return 1;
	}
	default:
	{
		printf("w_no_r return ----\n");
		return 0;
	}
}		
unlink(FIFO_SERVER);
}
int w_open(char*arg)
//0  open error for no reading
//-1 open error for other reasons
//1  open ok
{
	if(open(arg,O_WRONLY|O_NONBLOCK,0)==-1)
	{	if(errno==ENXIO)
		{
			return 0;
		}
		else
		return -1;
	}
	return 1;
	
}

转载地址:http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-ipc/part1/




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