快乐Linux —— 12. 管道和FIFO
参考：
简述
最初，我们 IPC 只有管道，它没有名字，只能由具有亲缘关系的进程使用。后来 FIFO 加入，FIFO 又称为有名管道，可以由同一主机任意多个进程使用。后文为方便起见，分别以无名管道和有名管道称呼它们。
无名管道
特点：
- 只能应用于具有亲缘关系的两个进程间。
- 它是一个半双工的通信模式，具有固定的读端和写端。
- 可以看成一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read()和write()等函数。但是她不是普通的文件，并不属于其它任何文件系统，并且只存在于内核的内存空间中。
#include<unistd.h>
int fd[2];
int pipe(int fd[2]);
//创建并打开管道
pipe 若失败返回-1，成功的话在内存上创建一个管道，令 fd[0] fd[1] 都指向这个管道起点，返回0。
左侧为实际模型，右侧为逻辑模型。
单进程下的管道很少使用，一般情况下往往是父子进程利用管道交互数据。当执行完pipe后创建子进程。
若需要从父到子传递数据，则关闭父的读端，子的写端。形成以下逻辑关系。
可以看到数据流是单向从父进程流向子进程。
如果想要从子进程到父进程传递数据则需要再创建一条管道，两条管道，分别单向传递数据。
接下来就可以使用系统调用IO函数通过fd读写这个管道。
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main()
{
int fd[2];
assert(pipe(fd)==0);
pid_t pid;
assert((pid = fork())!=-1);
if(pid==0)
{
while(1)
{
close(fd[1]);
char buff[128];
read(fd[0],buff,128);
if(!strncmp(buff,"exit",4))
{
puts("child exit");
close(fd[0]);
exit(0);
}
printf("child write: ");
printf(buff);
}
}
else
{
while(1)
{
close(fd[0]);
char buff[128];
printf("parent read: ");
fgets(buff,128,stdin);
write(fd[1],buff,128);
if(!strncmp(buff,"exit",4))
{
puts("parent exit");
close(fd[1]);
exit(0);
}
}
}
return 0;
}
无名管道将会在所有进程关闭它后自动销毁。
对一个管道文件进行lseek 会出错，返回-1，并且设置errno 为 ESPIPE。
有名管道
特点：
- 能应用于同一个主机上的任意两个进程间。
- 可以看作特殊的文件，只在磁盘上占文件标识，在磁盘上放置一个管道号，即inode节点，而不占用block，所谓的block放置在内存上。
创建方式
- bash命令创建 mkfifo
- 系统调用 int mkfifo(const char *name , int mode);
管道是在内存上一个大小固定的缓冲区。在Linux 上一般大小为1页，即4k。
当管道中数据不足 read 的大小，则只返回已有数据。在写管道时可能会写满，当这种情况发生时，随后对管道的write()调用将默认地被阻塞，等待某些数据被读取，以便腾出足够的空间供write()调用写。
当一个进程写，多个进程读时，谁读走数据不确定，不过数据一旦被读走，所有读进程的偏移量都会改变
像操作文件一样， 在写时可以把偏移量向前置，读出写的内容，但在读的时候不能在读后再把偏移量前置。
总结
两者的区别：
- 创建并打开一个无名管道只需要pipe，而创建并打开一个有名管道需要在调用mkfifo后调用open。
- 无名管道在所有与它关联的进程结束后自动有操作系统回收，而有名管道需要用unlink函数主动删除。
无名管道因为没有名字，只能通过创建时传入pipe的fd数组实参进行访问，而这个数组在fork生成子进程时顺便复制到了子进程中，所以只有亲缘关系的进程间才能访问同一个管道。
而FIFO 在文件系统上有一个文件路径名，不同进程可以通过open打开同一个FIFO，从而进行通讯。
关于管道文件读写阻塞的问题：
其中的 O_NONBLOCK 这样使用 open(“myfifo”, O_WRONLY | O_NONBLOCK);
